基于FME的CAD与GIS数据转换研究*

杨 帆，范玄硕

（1.吉林交通职业技术学院，吉林 长春 130012；2.湖南南方测绘科技有限公司，湖南 长沙 410000）

随着数字城市和信息技术的飞速发展，各测绘地理信息部门正积极将信息技术和空间数据相结合，从而建立基础地理信息数据库。目前，CAD与GIS技术都在各自领域内有了很大的成就。CAD软件通常被用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本的一些三维设计，凭借其强大的绘图功能，CAD已经成为国际上被广泛运用的一种绘图软件，并且对于一些非专业人士来说也可以很方便地使用[1]。GIS技术则是以数据库的形式对数据进行存储与管理，而且具有特定的属性，在专题制图、网络分析等方面有很好的应用[2]。

GIS数据有很多来源，其中CAD数据占了很大的比例。CAD软件的数据采集和图形编辑功能很强大，数据采集非常方便。对于测绘、建筑专业人员来说，他们更喜欢用CAD软件制图，一些相关工程设计部门也因此产生了大量以DWG格式存储的文件。随着科技的快速发展，目前很多数据管理部门都选择采用ArcSDE这个平台存储数据。因此，需要将大量的CAD中的DWG格式数据转换为GIS中的Shapefile数据。由于数据量庞大，在实际操作中转换效果并不优，因此实现快速转换是非常有必要的[3]。

1 CAD与GIS数据对比分析

本节主要是从数据结构、数据组织、拓扑结构、符号表达、坐标系统等5个方面，分析了CAD与GIS数据的异同之处，从而为之后的研究奠定理论基础（见表1）[4-6]。

表1 CAD与GIS数据对比分析

2 数据转换

2.1 数据准备

事先准备了长春某学校的CAD图以及数据转换过程中需要用到的数据，定义数据转换的整体流程，按照操作步骤进行实验，使数据转换处理井然有序地进行，确保数据的完整性，方便后期进行数据的入库操作。

1）检查源数据高程点的DWG数据，观察数据是否出现了缺失高程的点，一旦出现则需要根据实际情况对数据进行一定的修改操作。

2）检查高程点数据并确保高程点数据没有问题，接下来需要在CASS软件中生成等高线，检查其属性值是否缺失，是否存在没有闭合的等高线，如果存在则需要经过特殊的转换器处理才能进行下一步转换[7]。

3）观察居民地和植被特征图层，观察它们是否闭合，是否有特定的实体编码，如果没有闭合就需要进行重新绘制。

2.2 FME数据转换

在利用FME软件进行数据转换之前，需要对数据质量进行初步的检查，确保数据质量没问题之后才可以进行数据转换操作。根据源数据和目标数据的特点建立点状要素、线状要素、面状要素和文字注记4种要素类的一一映射关系[8-9]。

通过制定语义映射文件的方式进行数据转换，首先在FME软件的Workbench上创建工作空间，点击工具条中的数据添加，把GIS数据库添加进去；然后选择需要转换的图层，比如在转换高程点时，需要选择GCD图层；最后添加FME的属性项，制定相应的映射文件。对于等高线、独立地物、居民地、植被特征等图层重复上述操作步骤，可以获得对应的属性类型，从而进行数据转换得到本身的图像。

3 数据检查与分析

3.1 数据质量检查

为了保持地理信息系统的完整性，数据库是重要的要素之一。一个数据库中一般包含空间数据库与属性结构表，其中，空间数据库是对空间地理实体的符号化表达，比如路灯、井盖等地物可以用点状符号表示；河流、道路、境界线等地物可以用线状符号表示；房屋等地物可以用面状符号表示。属性结构表是为了更好地记录空间地理实体的空间数据相关特征描述信息，从而清晰地表达空间地理实体[10]。对于房屋的结构与层数，只有当空间数据与属性信息均完整、准确、一致并且一一对应时，才能够完整地描述和表达空间地理实体[11]。因此，对于转换后的数据，必须进行严格的质量检查，这样数据转换过程中出现的错误才能够被及时发现和改正，转换后数据的可用性和使用效率才能得以提升[12]。

3.2 数据分析

在数据转换完成之后，需要对目标数据进行检查和分析，这个过程主要是为了研究在转换过程中出现的问题及其具体解决方案等。对于点、线、面这3种不同的要素，在转换过程中遇到的问题与解决方案也会有所不同[13]，具体的解决方案见表2。

表2 问题分析及其解决方案

4 结论

本文结合了基础的理论知识与实际应用需要，主要介绍了利用FME软件实现将CAD中的DWG数据格式转换成GIS中的Shapefile数据格式的具体过程，分别完成了以下工作。

1）以AutoCAD与ArcGIS数据的异构性为出发点，分析对比了两种数据在坐标系统、数据组织、数据结构、符号表达、拓扑关系这几个方面的差异，为数据转换的研究奠定了理论基础。

2）在转换之前对数据进行处理，例如：独立地物要先进行坐标重采样，再根据实体编码进行区分转出。植被特征则是将中间的符号化删除，只留下边界部分，从而便于转换成植被面[14]。

3）利用FME软件定制数据转换的语义映射文件，建立点状要素、线状要素、面状要素和文字注记4种要素的一一映射关系，这样既保证了图形与属性之间的准确性与完整性，同时也提高了数据入库的效率[15]。

4）分析研究了转换后GIS数据的属性，同时分析对比了转换前后数据的差异性。对转换后的数据进行检查与分析，对于点、线、面这3种不同的要素在转换过程中出现的不同问题，分别给出相对应的解决方案。