从DWG到SHP数据的一种实用转换方法的介绍
2011-02-12国土资源信息化 |qevent李勇平
摘要：对于很多土地数据生产、管理单位来说，为了充分发挥对数据查询、分析的作用，在信息化的过程中，往往需要将已有的CAD数字图转换成GIS格式的数据后入库。因此，掌握CAD数据到GIS数据的转换对生产管理单位具有实际的意义，本文介绍了如何完成这种转换。
  关键字：CAD；GIS；数据转换

  1 引言
  从白纸手工绘图到数字测图，是测绘行业中一场重要的技术变革，数字地图克服了纸质图保存不方便、会变形的缺点，方便了编辑与传输共享，极大地提高了效率、拓宽了地图使用的方式，为地图信息化打下了坚实的基础。随着信息化时代的到来，各行业业务不断扩展，部门以及公众对信息的需求与日俱增，例如交通出行、旅游线路查询，土地资源管理中地楼房的关系及价格信息。显然，CAD格式的数字地图难以满足在信息查询、分析统计方面的需
要，为此，地理信息系统作为一门已有的学科开始得到广泛地应用，对应的GIS数据格式也已开发出来，GIS数据格式是为地理信息存储专门设计的，包括空间位置及属性信息，通过优化，借助于大中型对象关系数据库来管理，利于存储图形及属性信息在此基础L设计应用系统、专家系统，不但可以对信息进行查询（既可空间定位，也可查属性），还能分析运算形成新的决策数据，这些应用都是数字CAD图所不具备的，却是以S所擅长的，同时又是多个行业部门所需要的功能，包括国土、交通、公安、消防、农业、水利等行业。

  2 地籍管理
  在地籍管理工作中，首先，要进行土地利用类别现状的调查，查清全国各类土地数量、质量和利用状况；其次，要依法进行土地登记和统计，最后要开展土地估价和地产评价，为实施土地有偿使用提供可靠的依据[1]。

  在日常生活中，土地使用情况是不断变化的，特别是随着经济的发展，这种变化更为明显，为了保持土地利用成果的现势性，还要不定期地进行土地更新调查。例如，为了从宏
观上掌握土地利用情况，从2007年开始全国开展第二次土地调查，并巨要求提供相应的地理数据格式的成果。

  在土地调查成果中，土地利用现状图，包括土地类别、土地编码属性信息，这些信息为土地使用状况的统计汇总、管理决策提供数据基础，初始数据如果是CAD格式，则需要将成果数据转成地理信息数据，信息化过程涉及到测绘数据转换、数据建库、应用系统开发。

  3 CAD数据与GIS数据
  CAD绘图系统有很多种平台，包括AutoCAD、国产CAD软件、及开源CAD、……，每个软件都有自己的数据格式。广泛使用的AutoCAD使用的文件是格式，这种文件格式是未公开的，为了方便图形交换，Autodesk公司另外提供了公开的DXF格式。

  在DWG图形文件中，数据库容器中每个数据库对象都具有一个特征：句柄（Handle)，这个值在图形/D XF文件中是唯一的，并且在图形的生命期内固定[2]。数据库对象分为图形对象和非图形对象，图形对象也就是图元：如一个点、一条多段线、一个圆，都是一个图元，
其句柄值是唯一的。假若在相同位置画相同半径的两个圆，查询后会发现它们的句柄值是不同的，因此，可以将句柄值作为图元的识别码。

  在DWG中，图形对象并不直接存贮属性数据，相反，对属性数据的存贮是通过图形的扩展数据XDATA来实现，利用XDATA设计变量，然后将属性数据赋给这些变量来完成。 AutoCAD没有提供相应的菜单命令来直接操作XDATA，要读写属性数据，借助该平台的二次开发，选择一种开发语言：Lisp/visual lisp、VBA/VB或C十＋编写代码来读写这些属性数据。

  地理信息系统（GIS）是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统l3］。它包含好几个部分，地理数据模型一般可分为矢量模型与栅格模型，矢量模型根据要素特征分为点、线、面数据模型及其它复杂对象，不象CAD中，可以将点、线、面数据混合存放在一个图层，相反，地理数据是严格分层的，一个图层只能存放一种要素，相应的图层文件既可组织成PC机磁盘里的目录下某个具体的文件，又可导人到地理数据库中的表中统一存放。地理信息系统软件平台，有ArcGIS、一些国产GIS软件及开源以S软件、…，
这些软件也都有自己的GIS数据格式。目前，广泛使用的地理数据很多采用SHP格式，这是由ESRI公司开发并已公开的一种GIS数据格式，大多数GIS软件都支持打开这种数据，进行浏览查看等等。

  4 数据采集现状
  数据采集，根据空间数据的来源不同，一般可以采用以下几种：野外数据采集、原图（底图）数据采集、以及航片数据采集[4]……，各种采集方法都有相应的特点。

  对于野外数据采集来说，目前测量作业流程大致包括以下步骤：技术设计、布设控制网、外业数据采集（包括属性数据的获取、权属调查）、内业编辑、质量检查、最终形成数据成果。外业采集中区别较大的情况是在何种平台下进行，成果数据的格式对平台的选用会有一定影响。

  数字测绘系统：有CAD下的二次开发产品、国产数字绘图系统有清华山维公司的ESPW、……，在土地基础数据行业中，随着GIS信息化技术的应用，已有作业单位尝试在
GIS平台下采集。就笔者了解的实际情况来看，目前在广东范围的测绘队伍，很多采用传统的作法：基于CAD平台下的绘图系统进行数字化测图，然后再转换成相应的地理数据格式。而且，一些外业单位对CIS软件及数据的理解使用也远没有CAD那么熟练，测图编辑后得到的数字图，必要时还得扩充或修改绘图系统，设计存贮属性数据，作专门的接口模块将数字图形格式转换成GIS格式。

  此外，有很多行业的单位，一般会积累了大量具有完整属性的数字地图，也需要将这些图形组织导入GIS库，以方便应用管理。

  5 ActiveX技术简述
  在早期或者难以扩展的软件中，功能往往限制住，难以修改，如果要对软件添加一些功能，必须修改源代码，然后重新编译，再重新安装，如果只添加一个小的应用，对于软件公司来说，维护成本较高；对于客户，显得很不灵活。

  针对因特网的应用，微软公司开发了ActiveX：一种为网络通信而设计的技术标准，理论
基础是微软的组件对象模型（COM)，它是一种二进制标准，与具体的开发语言无关，由服务器提供各种服务，而客户端调用其服务，然而，ActiveX也广泛应用于桌面系统。

  如同Access、Excel, AutoCAD也采用了ActiveX Automation技术，ActiveX使用户能够从AutoCAD的内部或外部（独立的应用程序）以编程方式来操作Auto-CAD以扩充其功能，简单的如修改菜单，添加一个命令，复杂的还可以进行系统开发（市场上有一些测量绘图系统是在AutoCAD下二次开发的）。通过ActiveX将AutoCAD对象展现给“外部世界”，这些对象被展现后，不同的编程语言和环境（例如Access VBA、Excel VBA或AutoCAD VBA）就能够访问它们，例如，可以编写一段程序访问AutoCAD中的图形数据，同时又将信息从Excel读取或写入。

  AutoCAD环境下提供了很多API，可以到以下两个函数：SetXData、GetXData，其功能是设置、读写图形对象的扩展数据，方法是在图形对象上调用相应的SetXData、GetXData函数。函数及参数表如下所示：SetXData  XdataType,XData和GetXData AppName, XDatafype, XData Value.


  6 DWG到SHP的数据转换
  通过CAD下二次开发的测绘系统采集得到了CAD数据，而地理信息数据采用的是GIS格式，因此需要一种转换从CAD格式中获取GIS数据，下面以广泛使用的DWG用XF数据和SHP数据来说明这个过程。

  通用的GIS平台软件一般都提供了从DWG用XF到SHP的转换功能，但是这种转换是简单的，转出来的SHP图层不带有预期的扩展属性，伴随着信息丢失，没有一个简单的命令能一蹴而就，但是经过分析，我们可以将数字地图的属性信息另行输出，然后将输出的图形及对应的属性信息链接合并，就得到了完整的SHP数据成果，转换流程图如下所示：

                                图1 DWG/DXF格式转换到SHP格式的流程图


  具体转换步骤描述如下：
  1．利用通用的GIS平台软件，将DWG图层转换成SHP图层，转换时选择输出项，得到带Handle字段的SHP图层，ArcGIS中的ArcToolbox提供有这样的工具；
  2．使用AutoCAD的Express Tool具的命令查看小学生可以学编程吗?DWG图形是否带有扩展属性，如果带有属性数据，则弄清楚原始数据包含哪些属性，详细分析后建立xDATA与图层属性结构的映射关系，根据映射关系，对于每个图层，创建对应的DBF表结构，例如对JZD科技感十足的个人简历html网页模板（界址点）图层建立的属性结构如下表所示：

                                  图2 JZD图层属性结构字段表


  3．在AutoCAD下利用二次开发语言编写vBA代码，将DWG图层中图元的属性数据写人步骤2中对应的DBF或其它格式的文件，得到图形图层对应的属性信息表；
  4．使用GIS软件的功能，通过SHP图层和属性信息表中的公共字段Handie将图形与属性挂接；例如ArcGIS软件中的Join菜单命令，可以将SHAPE图层与属性文件（DBF、MDB、或ExCEL格式）挂接后并输出，输出后的SHP层就具有图形和属性的完整信息；

  5．将输出的SHP图层中的多余公共字段删除，再进行编辑，最后得到符合要求的SHP成果数据。
  上述即为转换的整个步骤，实际需要编码的是步骤3（读取DwG图形属性并写人DBF文件），我们看看下面的代码段，这是在AutoCAD开发环境下用vBA编写的读取选择集中图形对象属性的关键代码片段：

  ‘flexibility (转换为形容词)定义变量以保存扩展属性数据
  Dim xDataType As Variant
文件格式转换app
  Dim xData As Variant

  ‘创建选择集
  Dim ss as object
  Set ss=ThisDrawing.Selectionsets.Add(“S1”)

  ‘定义图形对象
  Dim ent As AcadEntity

  ‘遍历选择集中的对象
  For Each ent In ss
  ‘将该图元所有的扩展信息存放在xDataType,
  xData变量中
  ent.GetAData "",xDataType,xData
  Next ent


  以上代码演示了如何获取扩展数据，代码执行后xDataTyPe,xData变量已含该图元所有的属性，然后将xDataType,xData变量中的属性值写入MDB、DBF或其它格式的文件，完成属性值的输出。
  有了SHP图形图层，及对应的DBF属性表之后，就使用ArcGIS中的strust2JOIN工具将两者链接并输出结果。

  7 实际案例应用
  在08年中旬，勘测部门测量了一批土地利用现状图数据（DWG格式），然后要把这批数据导入GIS库中，首先要建立一个地理数据库，再将DWG数据转换成SHP格式后导人已建好的数据库中。

  简单查看后，发现原始图形包含有界址点、界址线、宗地、面状地类以及线状地类等图层，再用ExPresstool工具分析图形中包含的图层，发现原始DWG图形中的图斑、线状地类图层含有较为完整的土地属性信息，根据图1流程图的步骤分别将图形图层及属性处理输出，得到了相应的SHP图层，最后用GIS软件加载这些图层，图形如下图所示：

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