CAD数据转换算法及转换流程研究
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摘 要：本文基于笔者从事数据处理的相关工作经验，以cad到GIS数据线要素转换方法为研究对象，探讨了算法实现的流程，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。
关键词：CAD GIS 线要素 转换
中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0083-02
地理信息数据是GIS应用系统的血液，GIS应用本身就体现为对地理数据的处理：数据采集、编辑、存储、管理、分析、查询、显示与制图。本文介绍了如何实现竣工测量成果（CAD）向增量信息文件格式的转换。
1 转换前的数据处理
1.1 图形数据分层和编码
由于地形图要素分层、分类及编码的好坏直接影响到地理信息数据的录入、使用和交换，因此，必须依照地形图图式对地形图要素进行严密的科学划分，进行合适的分层，形成系统的分类与代码体系，以保证其采集、存储、检索、分析、输出及交换的一致、方便和高效。
分层是数字化成图系统中数据组织的一种重要手段，我们按照地物实体类别分层，即以我国现行的《l∶500，1∶1000，1∶2000地形图要素的分类与代码》将地形实体分为九大类：测量控制点，居民地和垣栅，工矿建筑及其他设施，交通及附属设施，管线及附属设施，水系及附属设施，境界，地貌与土质，植被等，并对每一大类中所包含的地图实体做了详细的规定。本次实验根据竣工测量的内容以及成果规范等实际情况，在现行的国家地形图要素分类的基础上进行了细分。
1.2 要素分类和编码
要素的分类和编码是建立空间数据库的基础，它影响到系统内数据的组织、采集、存取、编辑和使用等方法，更影响到数据的转换和交换，因而可以称作是空间数据库的“生命线”。数据的规范化和标准化首先就体现在分类和编码方案上。在本次的基础空间数据库，尤其是地形数据库的分类和编码（要素表的设计）工作中。
1.3 线、多边形闭合性检验
对于线状要素，在采集时一般采用重新数字化地物的定位中心线，并使其具有规定的代码和属性。对于面状地物，如房屋、水体、公园、绿地等应该表示成一个闭合整体，面状区域中输入唯一的标识点，使其具有规定的代码和属性。当不同地物有公共边时，重合部分要重新数字化，每次给出相应地物的代码和属性，重合部分严格的进行捕捉。由于AutoCAD对图形没有检验功能，地形图数字化时可能出现出头等现象，特别对于多边形表示的地物，转换以后应该是与GIS中的面要素相对应，而转换时，只有是闭合的多边形转换后才能转换成面。所以多边形地物必须加以封闭，我们在AutoCAD环境下编程，通过人机交互方式完成多边形的闭合工作。
2 数据格式转换算法实现
CAD与GIS两者的数据结构完全不同，虽然许多的GIS软件也能接受AutoCAD数据（*dxf），但是，在实际的转换过程中，由于各方面的原因，转换后都或多或少存在着问题，主要表现为以下几方面：
要素丢失：由于某些CAD软件的图形实体GIS软件不接受，或者转换前后对应关系没有处理好，有的内容没有转换过来，转换后就造成要素丢失。
要素变形：CAD软件中的图形实体数据结构定义与GIS软件中不一致，或者CAD数据在作业过程中操作不规范都能造成要素变形。
数据冗余：CAD中分层不合适（如母线和符号未区分好，符号当成母线转换过来），或一条线段上点太多太密，而造成数据冗余。
属性信息不足：各种CAD软件都没有或很少有属性信息，造成转换后属性信息不足。许多属性信息追加起来还比较费时费力，容易造成错漏，而且不易检查修改。
所需存储空间增大：体现不出GIS的特点。
编辑量增大：由于CAD对图形没有检验功能，出现了线条连接处不闭合，或线条出头等问题，这些都是GIS所不能接受的，这就造成了转换后编辑、修改工作量增大。
3 线要素转换
线条是AutoCAD中最基本的对象。AutoCAD可以创建各式各样的线条，如直线、包含或不包含弧线的多段线、多重平行线和徒手画线等。地形图中除了包含简单线外，为了能够直观、形象的表示地物，需要使用特制的符号来表示一些复杂地物。在AutoCAD中，用线型对线状地物进行表达，如陡坎、栅栏、输电线等。这样不仅有利于线状地物的编辑和管理，而目便于线状实体的数据转换。
（1）图形数据的提取。
AutoCAD中的线状实体的图形数据也是根据不同的实体类型分别提取不同的数据，对于线状图形要素，首先要对所有的线进行检索，得到图形元素的实体名，并判断实体的几何类型和闭合情况，对不同的线要素编制不同的转换程序，其中不同的线要素需要记录的格式如下：
Line
目标标识码、编码、层名、颜色、线型、线的特征类型、结点数、起点X，起点Y、终点X，终点Y。
Polyline2dPolyline
目标标识码、编码、层名、颜色、线型、线的特征类型、结点数、结点坐标。
CirCle
目标标识码、编码、层名、颜色、线型、线的特征类型、结点数、半径、中心点坐标。
Spline
目标标识码、编码、层名、颜色、线型、线的特征类型、控制点数、控制点坐标。
说明：①线的特征类型二l、2、3、4、5、6、100，l为折线、2为圆弧、3圆、4为椭圆、5光滑曲线、6为B样条曲线、100为间接坐标线。②圆弧和圆的点数均为3，椭圆为4。
（2）属性数据提取。
线状实体的属性数据分情况提取。如道路、河流的名称，同点实体相似，也是通过属性提取程序，将CAD中的文本注记写入到属性表中，通过关键字同图形相连。等高线的属性数据只包括等高线的高程值，我们将其高程值存储在等高线的Elevation特性项中，转换时可以直接提取该特性项的数据。
（3）线转换流程（见图1）。
4 结论
本文实现了从CAD数据到GIS数据线要素转换的无信息丢失转换，其结果将可以对矢量地形图进行更新和维护。
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