基于Civil3D数字地籍成图系统的研究

陈雪丰 ，孙建军，李传

(1.武汉大学测绘学院，湖北武汉 430079; 2.精密工程与工业测量国家测绘地理信息局重点实验室，湖北武汉 430079;3.北京博飞仪器股份有限公司，北京 100012)

1 引言

目前，测绘行业正由数字化测绘向信息化测绘转变，地理信息产业正在如火如荼发展，同时信息化测量仪器行业也在蓬勃发展，如高性能全自动全站仪、GPS接收机、三维激光扫描仪、卫星遥感等，导致了地理空间数据采集和应用的多样性，给传统成图软件带来了新的挑战［1，2］。

面对多样性的地理数据，能够无缝存储、处理并且能够输出多样性的数据产品成为目前信息化数字测图软件的一个重要标准。信息化成图系统要求能够从数据使用的角度去考虑数据组织的科学性和合理性，提供多样化的数据成果［3］，在这种条件下，开发数据采集、数据处理以及产品制作一体化的图库一体化平台非常必要，数字地籍成图系统是其中的一个重要组成部分。

2 系统开发的相关技术

2.1 Civil3D简介

Civil3D是在Map3D的基础上构建，具有 Auto-CAD和Map3D的全部功能特性，具有强大的图形绘制、编辑处理能力，可以输入输出各种主流形式的GIS数据，软件中的可视化、地理空间分析和地图绘制、点云数据生成功能，提供了创新性的设计方法，满足可持续设计的要求［4］。

Map3D为了实现对GIS空间数据的管理提供了多种API，本方案采用一种.NET类型的地理空间平台API，这种API使用 FDO访问 GIS数据，享有资源服务、要素服务、地图类的接口，利用它开发桌面应用程序，可以实现对空间数据的管理。

2.2 FDO数据访问技术

FDO是Autodesk公司的一种空间要素数据访问技术，为解决当前GIS多种不同数据来源提供的一种数据访问技术。FDO技术不仅可与AutoDesk的GIS产品集成，而且也可作为一项独立的、开源的技术提供给开发人员。FDO允许用户无缝的直接访问多种空间/非空间的数据库和文件格式，如Esri Shapefileand Autodesk SDF;海量的Grid数据;网络服务，如网络中的地图服务和网络中的要素特性服务;GIS中间件，如Esri ArcSDE;空间关系数据库，如Oracle Spatial以及Microsoft SQL Server［5］。这一过程并不需进行数据转换，也不会丢失数据，因此可以提高工作效率和节省时间［6］。

基于FDO的数据管理特性中，数据的存储与样式的表现被分离开来，当需要对已入库数据进行再处理时按图1所示流程进行载入。

图1 FDO数据管理流程图

3 系统的设计与实现

3.1 系统设计

Civil3D平台与FDO数据访问技术结合，要求具有无缝兼容目前主流的GIS和CAD软件的数据格式，在系统中进行图库一体化的图形编辑及管理操作，输出各种应用形式的地籍专题图、数字地图，满足GIS的需求以及其他部门在其基础上的进一步研究和加工应用。

数字地籍成图系统依据国家、地方和行业标准进行设计，依据计算机软件设计规范对其进行规范化的管理，本着可靠性、科学性、规范性、可操作性和可扩展性，实现地籍信息化成图软件的功能［7］。

(1)系统的架构及总体设计

基于Civil3D数字地籍成图系统根据图库一体化的设计思想采用标准的C/S体系架构，具备开放性、跨平台的特性，应用架构的建立由应用层、应用逻辑层、核心应用服务层及基础软件层构成。系统的数据交换采用统一的数据交换平台即平台数据库的方式实现。

系统基于Civil3D进行平台搭建，可满足数字地籍系统数据采集、管理、编辑处理、产品输出的一整套业务流程需要。根据图库一体化系统作业方案的要求定制和配置作业规范，包括地物层、地物类、作业编码、几何特征、地物符号、属性项、数据规则以及采集和编辑的环境等。依照作业方案，可实现基于平面环境的矢量数据采集、编辑与处理以及属性数据的同步输入与管理，以实现数据成果的入库与更新。

(2)系统功能设计

为了满足基于图库一体的地籍数据采集、管理、编辑处理、产品输出的需求。系统的主要功能模块包括:参数设置、权属线绘制、界址点编辑、宗地编辑、界址线编辑、建筑物编辑、地籍成图输出以及地籍表格输出等八个功能模块，如图2所示。

图2 地籍测图功能结构图

①参数设置:主要包括宗地的地籍号命名规则(区号位数、街道位数、街坊位数、宗地号)，界址点的起始位置(西北角、按绘制顺序)，界址点编号(街坊内编号、宗地内编号)，界址点编号方向(顺时针方向、逆时针方向)，地籍图注记中的宗地号、地类、面积、界址点距离、权利人等内容。

②权属线绘制:主要包括直接绘制权属线、将复合线转为权属线、按文件绘制。

③界址点编辑:界址点添加、查找与修改、点号重排、多余界址点、删除界址点位坐标信息生成、界址点性质类别等。

④界址线编辑:包括起始点号、宗地号、邻宗地号、本宗地指界人、邻宗地指界人、指界日期、界址线边长、界址线性质、类别与位置等。

⑤宗地编辑:宗地合并、宗地查找、宗地属性修改，宗地属性修改中主要是对宗地的宗地号、权利人、法人、代理人、土地所有者、土地利用类别、宗地性质、宗地面积等进行信息录入和修改。

⑥建筑物编辑:建筑物的结构(钢结构、钢筋混凝土结构、混合结构、砖木结构、其他结构)和层数修改以及建筑物的面积统计。

⑦地籍图输出:包括宗地图输出、专题图输出、地籍图输出。

⑧地籍表格输出:主要包括界址点成果表、界址点坐标表、宗地面积汇总表、街坊面积汇总表、宗地面积统计表、街坊面积统计表等。

(3)数据库设计

系统以Autodesk公司的Civil3D为基础平台，利用SQL server商用数据库结合FDO数据访问技术搭建一个开放式、灵活性的地理空间数据库，实现对多样性的地理空间数据的无缝存储、处理及输出，达到对矢量数据、属性数据、栅格数据、图形数据的一体化管理。

按照国家城镇地籍数据库的标准，确定的地籍数据库数据属性表有:测量控制点 、界址线、界址点、宗地、房屋、房屋权利人、地类图斑、线状地物、栅格数据、行政区等属性表，属性表结构如表1所示。

房屋权利人属性结构表 表1

根据图库一体化的设计理念，空间数据可由几何数据、形态数据、属性数据构成。几何数据是地物和地貌的坐标信息，分为点、线、面三种类型;属性数据是关于地物和地貌的属性信息;形态数据是描述地物和地貌在Civil3D中的表现形式。按照标准关系数据库类型划分，几何数据类型主要由点、线、面构成;一个要素属性字段只允许对应一种属性数据类型，一个要素类只允许一个几何要素定义，而几何要素定义支持点、线、面三大类型的任意组合，系统支持的数据类型如表2所示。

数据库中的数据类型 表2

数据库系统除了包含用户数据外，也包含许多非用户数据，数据字典用来保存这些信息，本系统具有的数据字典有:控制点类型 、标识类型 、标志类型 、界标类型、界址点类型、权属性质 、证件类型 、界线性质 、土地级别、界址线类型、界址线位置、房屋结构等。

3.2 系统的实现

系统界面与编码的开发环境是VisualStudio 2010，支持Microsoft SQL Server，IBM DB2和Oracle数据库，以.NET(C#)的二次开发为主线，从而实现对Map3D的API调用。系统选用的数据库是SQL server。

Civil3D平台与FDO数据访问技术结合是在Civil3D软件安装过程中通过选择数据连接项实现数据库、数据类型及数据接口的连接，如图3所示。

图3 数据连接示意图

应用系统开发的功能绘制了测图面板中的点、线、面符号，境界线、独立树木、填充灌木地等。系统的运行效果如图4、5所示，测试结果说明系统具有较好的可操作性，经过改进界面的人性化设计可以满足生产的要求。

图4 系统登录运行界面

图5 系统功能测试效果图

4 总结

基于Civil3D数字地籍成图系统满足信息化测绘软件要求，基于图库一体化平台的数据库，实现了分布式网络环境下地理信息数据的共享和入库统一管理。该系统具有常规的数字成图功能，数据库构建时采用标准化设计，符合国家测绘信息化标准，可以满足GIS行业的要求，能够无缝处理GIS格式的数据。

系统图库拥有种类丰富的地理信息要素表达符号，系统支持对点云数据、遥感影像数据的深加工处理功能的二次开发，支持对数字城市中三维建模功能的进一步开发应用。

系统结合FDO技术，基于图库一体化平台的数字地籍成图系统实现了成图界面多人操作，可以部分解决生产过程的重复和浪费、生产技术规范不统一、生产管理困难等难题，有利于生产效率的提高。

［1］李朋德.信息化测绘的技术现状和发展趋势［J］.测绘技术装备，2003，5(1).

［2］余井泉.关于我国基础测绘发展战略问题研究［J］.测绘与空间地理信息，2006，29(3).

［3］李德仁.21世纪测绘发展趋势与我们的任务［J］.科技视野，2005(2).

［4］李永生，杨长礼.城镇地籍信息管理系统数据库的设计——以韶关市为例［J］.北京地质，2004，6(2).

［5］周信炎.信息化测绘:一个新的战略方向［N］.中国测绘报，2006.

［6］顾志民.用AutoCAD MAP实现对地形图文件量的优化［J］.智能建筑与城市信息，2003(10).

［7］刘善勇，章力博.基于Autodesk Map3D的标准化数字制图生产研究［J］.测绘通报，2007(02).