龍海奎，張超，李群林

(烏魯木齊市城市勘察測繪院，新疆烏魯木齊 830000)

數(shù)字化城市管理系統(tǒng)部件數(shù)據(jù)錄入和轉(zhuǎn)換的探討

龍?？?，張超，李群林

(烏魯木齊市城市勘察測繪院，新疆烏魯木齊 830000)

通過對數(shù)字化城市管理系統(tǒng)信息普查中部件錄入系統(tǒng)及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的分析研究，著眼數(shù)據(jù)錄入、轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)格式，建立數(shù)據(jù)對應轉(zhuǎn)換規(guī)則和模型，通過在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換入庫的應用，實現(xiàn)了CAD數(shù)據(jù)到Geodatabase數(shù)據(jù)的無損、高效轉(zhuǎn)換。

市政部件；數(shù)據(jù)格式；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)建庫

1 引 言

隨著城市建設的發(fā)展，傳統(tǒng)的管理模式越來越不適應需要，北京市東城區(qū)于2004年率先提出了精細化的數(shù)字化城市管理理念，推出了數(shù)字化城市管理系統(tǒng)，并應用于城市管理中，取得了很好的效果，提升了城市的管理形象。住房和城鄉(xiāng)建設部根據(jù)所取得的經(jīng)驗，在全國推廣應用。烏魯木齊市作為全國第三批試點城市，在2007年5月啟動了數(shù)字化城市管理系統(tǒng)建設工作，數(shù)字化城市管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建設是首要任務，烏魯木齊市城市勘察測繪院承擔了系統(tǒng)的市政設施普查及數(shù)據(jù)建庫工作。

1.1 信息普查

信息普查是對城市進行網(wǎng)格化管理推進區(qū)域范圍內(nèi)所有的城市管理部件進行的一次地毯式調(diào)查，在此基礎上根據(jù)一定的分類規(guī)則和編碼規(guī)則，賦予每一個部件一個唯一的號碼，實現(xiàn)對城市部件的數(shù)字化、信息化管理。工作包括城市單元網(wǎng)格劃分、城市管理部件普查與建庫、地理編碼普查與建庫三部分。單元網(wǎng)格劃分在街道辦事處、社區(qū)界線的基礎上，劃分大小約1萬平方米左右的網(wǎng)格單元。部件共分7大類(包括擴展部件)，100小類。其中7大類為:公用設施類、道路交通類、市容環(huán)境類、園林綠化類、房屋土地類、其他類和擴展部件類，其中根據(jù)烏魯木齊冬季清雪工作，拓展增加了冰雪清除部件。地址普查對象為沿城市道路(街)的永久性建筑物(樓房)、門牌地址、路名及標志物和興趣點等。信息普查的工作的重點在于城市管理部件普查與數(shù)據(jù)建庫，不僅要準確調(diào)查清楚市政設施的部件，而且還要搭建地理信息系統(tǒng)(GIS)數(shù)據(jù)庫。在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建設中數(shù)據(jù)的錄入和轉(zhuǎn)換是關鍵。

1.2 普查數(shù)據(jù)分析

根據(jù)信息普查的技術方案，市政設施部件普查選用1∶500、1∶1 000比例尺的數(shù)字地形圖，數(shù)據(jù)文件是AutoCAD的DWG格式，系統(tǒng)運行管理所用的數(shù)據(jù)庫是ArcGIS的Geodatabases數(shù)據(jù)模型。一直以來，AutoCAD以其強大的繪圖功能和矢量圖形處理功能，廣泛應用于城市規(guī)劃、市政建設、國土資源部門的測繪工作中。但是，隨著空間數(shù)據(jù)TB級別數(shù)量的增長，CAD格式數(shù)據(jù)作為空間信息的主要數(shù)據(jù)源，在維護和管理方式以及空間數(shù)據(jù)信息的描述和分析功能方面存在諸多不足。

AutoCAD數(shù)據(jù)文件通過二進制文件存貯點、線、面描述實體信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容不存貯在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)之間不能建立拓撲關系或?qū)崿F(xiàn)空間分析，這使得CAD數(shù)據(jù)模型給GIS軟件研發(fā)和數(shù)據(jù)共享帶來難題。

Geodatabase是ESRI公司推出的第三代空間數(shù)據(jù)模型，它按照層次型的數(shù)據(jù)對象來組織地理數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括對象類、要素類和要素數(shù)據(jù)集。Geodatabase是關系型數(shù)據(jù)庫DBMS中的一個空間數(shù)據(jù)知識庫，它包含了矢量數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)，表以及其他的GIS對象。

如何將AutoCAD(以下稱CAD)的地形圖數(shù)據(jù)無損地轉(zhuǎn)換到ArcGIS(以下稱GIS)平臺下，部件屬性如何掛接、面狀地物構面等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題，是普查數(shù)據(jù)建庫的關鍵技術之一。

2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換分析

2.1 轉(zhuǎn)換方式

從CAD到GIS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換包含兩個方面的內(nèi)容:

(1)數(shù)據(jù)從現(xiàn)有的CAD格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到選定的GIS格式數(shù)據(jù)，其幾何要素一致；

(2)數(shù)據(jù)從現(xiàn)有標準和成圖方式，包括數(shù)據(jù)的分層、編碼、封閉、接邊和符號顯示等，應無損地轉(zhuǎn)換為新的分層結(jié)構標準和成圖方式，并按GIS管理和分析的要求增加數(shù)據(jù)的屬性結(jié)構和內(nèi)容。

CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到GIS數(shù)據(jù)的基本問題是數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，主要包括數(shù)據(jù)組織、拓撲關系及屬性、符號表達等。

2.2 數(shù)據(jù)結(jié)構

CAD以圖層(1ayer)來組織圖形數(shù)據(jù)，不同類型的圖素，如點、線、多邊形等可以共層，一個DWG或DXF文件可以包含多個圖層。而GIS軟件，每個視圖只包含一個專題，不同類型，不同專業(yè)的空間數(shù)據(jù)(特征feature)，如點、線、多邊形等，應分層存放，不能共存于同一個專題。因此，在將CAD圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為GIS數(shù)據(jù)之前，要將它們按不同的專題重新進行數(shù)據(jù)規(guī)整。

2.3 拓撲關系

拓撲是GIS區(qū)別于CAD的一個重要特征。CAD數(shù)據(jù)是以各種符號和標注來表示實物的，它著重于各種實物問的視覺表示，反映的實物間的拓撲關系較為簡單。在數(shù)據(jù)庫中，通常只記錄著表示圖形元素幾何位置、形狀及大小的幾何坐標和表示圖形元素性質(zhì)(如顏色、層號等)的輔助數(shù)據(jù)。而GIS強調(diào)對空間數(shù)據(jù)的分析，不僅有幾何坐標，而且元素間的拓撲關系是數(shù)據(jù)庫中不可缺少的內(nèi)容，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的主要內(nèi)容就是要建立CAD幾何元素的拓撲關系。

2.4 屬性和符號

在CAD中，除圖形坐標外，另一個重要內(nèi)容就是圖形符號。一個點狀元素可以用不同的圖形符號表示，一條線段可以對應不同的線型，正是有了這些符號，CAD中的圖形才具有很強的可視性，不同符號才具有不同的形狀、大小和顏色。在GIS中，圖形數(shù)據(jù)只有點、線、面三大類，各個元素沒有固定符號表示在圖形庫中。但GIS有基本的符號庫和圖形輸出程序，允許GIS系統(tǒng)根據(jù)不同專業(yè)的要求，開發(fā)其圖形符號庫，生產(chǎn)和輸出各種專題圖。GIS中空間數(shù)據(jù)實體具有被描述的屬性，屬性數(shù)據(jù)說明了空間實體數(shù)據(jù)的幾何類型、分類分級、數(shù)據(jù)特征、質(zhì)量描述、地理名稱和更新日期等。這是GIS數(shù)據(jù)不能簡單地與CAD數(shù)據(jù)等同的重要特征之一。對應于不同的屬性內(nèi)容，圖形元素也可以不同的形式表現(xiàn)出來。在CAD與GIS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中，CAD圖形的一部分內(nèi)容(幾何坐標)需要轉(zhuǎn)換成GIS的圖形數(shù)據(jù)，另外一部分內(nèi)容(幾何特征)則需要以屬性的形式記錄到屬性表中。如CAD圖形中的注記，在轉(zhuǎn)換到GIS系統(tǒng)時，注記的幾何位置作為一個點記錄在GIS圖形庫中，而注記的內(nèi)容則記錄到屬性庫中。

3 普查數(shù)據(jù)錄入及轉(zhuǎn)換

結(jié)合烏魯木齊市數(shù)字化城市管理系統(tǒng)信息普查工作，對部件普查數(shù)據(jù)的錄入和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)建庫的方法進行了研究應用。

3.1 數(shù)據(jù)錄入

為保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換質(zhì)量，每幅單元網(wǎng)格工作底圖(在1∶500或1∶1 000比例尺數(shù)字地形圖添加單元網(wǎng)格界線的線劃圖)在野外普查時標注流水號，實地填寫調(diào)查的屬性表，圖上流水號與屬性表流水號必須一一對應。這樣普查的圖紙和調(diào)查的屬性表可由不同作業(yè)人員分別進行數(shù)據(jù)錄入。

普查圖紙的DWG圖形錄入在CAD平臺上，共分o、n、m、d、z五層，分別對應點狀部件層、線狀部件層、面狀部件層，建筑物地址層、門牌和標志物和興趣點地址層。面狀部件及建筑物流水號文字定位點應在面多邊形內(nèi)，多邊形圖形必須封閉；相鄰多邊形圖形不能有錯位，標繪的地物要與流水號一一對應。在數(shù)據(jù)錄入軟件中有檢查模塊，檢查流水號是否重復，多邊形是否封閉，能否拓撲成面等問題，保證數(shù)據(jù)錄入的數(shù)據(jù)準確、可靠。所開發(fā)的圖形錄入軟件界面如圖1所示。

圖1 圖形錄入界面

調(diào)查的部件屬性錄入采用Visual Basic 6.0平臺編制屬性錄入軟件，為減少差錯，減輕輸入工作量，如材質(zhì)、狀態(tài)、數(shù)據(jù)來源等有共性的屬性項，采用選擇模式錄入。屬性錄入軟件有較強的錄入、檢查功能，通過流水號將DWG圖上錄入的部件與屬性錄入軟件中錄入的部件進行對比檢查，輸出查錯的結(jié)果，保證圖形與屬性庫記錄的準確、一致。所開發(fā)的屬性錄入界面如圖2所示。

圖2 屬性錄入界面

3.2 建立轉(zhuǎn)換對照表

在Geodatabase中的Feature Class代表CAD的數(shù)據(jù)分層概念。CAD數(shù)據(jù)文件中的點、直線、多義線、弧、圓、圖形、注記等要素，分別與Geodatabase模型中的要素(Feature)類的點要素、線要素、面要素等內(nèi)容相對應，見空間轉(zhuǎn)化對應圖3。構建屬性連接對照表，對照圖4。

圖3 空間轉(zhuǎn)化對應表

圖4 屬性連接對照表

圖5 標準數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫結(jié)構與數(shù)據(jù)錄入、轉(zhuǎn)換的內(nèi)容形式完全一致，結(jié)構相同，形成一一對應的關系，標準數(shù)據(jù)庫結(jié)構如圖5所示。

3.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

在圖形和屬性錄入通過檢查后，在C＃語言環(huán)境下結(jié)合ArcGIS的ObjectArcGIS模塊，參照轉(zhuǎn)換對照表，編制了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，同時在程序中導入CAD圖形和Access數(shù)據(jù)庫文件，程序先將CAD圖形轉(zhuǎn)換成ArcGIS Geodatabase格式的空間數(shù)據(jù)的后，通過流水號在部件和地址屬性表中檢索，自動連接部件和地址屬性庫，將每個部件、地址的空間位置和屬性信息掛接起來，形成ArcGIS Geodatabase格式的部件和地址數(shù)據(jù)庫成果。圖6為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程圖。

圖6 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程

3.4 數(shù)據(jù)檢核

在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中設置驗證、對比檢查，將空間數(shù)據(jù)(圖形DWG格式轉(zhuǎn)換Geodatabase格式)的流水號與屬性數(shù)據(jù)(部件及地址的屬性)的流水號進行一一對應的檢查，查看是否有遺漏、差錯，防止轉(zhuǎn)換過程中丟失數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的無損轉(zhuǎn)換。

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

通過基于CAD普查數(shù)據(jù)的分析以及針對GIS的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)格式要求，在普查數(shù)據(jù)的錄入、轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)建庫中進行了探討研究，開發(fā)編制了相應的數(shù)據(jù)錄入、轉(zhuǎn)換、檢查的軟件程序，最大化地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可靠轉(zhuǎn)換。經(jīng)過數(shù)據(jù)檢核復查，實現(xiàn)了普查數(shù)據(jù)的高效、精確的錄入和轉(zhuǎn)換入庫。通過在烏魯木齊市數(shù)字化城市管理信息系統(tǒng)一年的運行管理驗證，部件點位信息翔實、準確，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)可靠，充分說明系統(tǒng)的部件數(shù)據(jù)錄入、轉(zhuǎn)換入庫的工作有效，同時節(jié)省了人力，降低了勞動強度，提高了數(shù)據(jù)錄入和轉(zhuǎn)換效率，減少了人為誤差，達到了CAD數(shù)據(jù)無損、自動轉(zhuǎn)換GIS的研發(fā)目標。

4.2 建議

在系統(tǒng)的部件數(shù)據(jù)錄入、轉(zhuǎn)換入庫的工作中，建議數(shù)據(jù)錄入的檢查要及時，一方面是外業(yè)普查數(shù)據(jù)的核實，另一方面是錄入數(shù)據(jù)的完整性、準確性的核查；同時對入庫的數(shù)據(jù)要進行一致性檢查，保證內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)的準確。同時在野外普查中，外業(yè)數(shù)據(jù)要規(guī)范，表達要清晰、完整，保證內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)錄入、轉(zhuǎn)換入庫的準確、可靠。

[1]馬立廣，張亮.AutoCAD環(huán)境下Geodatabase數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與可視化操作實現(xiàn)[J].測繪科學，2008，33(5):196～197

[2]艾建，江鷹.AutoCAD與ArcGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換研究[J].有線電視技術，2008，1:66～67

[3]張葉，孫毅中，陳年松.CAD城市基礎數(shù)據(jù)到GIS轉(zhuǎn)換的有關問題探討[J].測繪與空間地理信息，2007，1:94～97

Study on Data Entry and Conversion of Digital City Management System Components in Urumqi

Long HaiKui，Zhang Chao，Li QunLin
(Urumqi Urban Institute of Geotechnical Investigation Surveying and Mapping，Urumqi 830000，China)

This text turns the central piece of the city management system information census record into the system and the data conversion mold piece through the logarithms word of analytical research，fix attention on the data records to go into，conversion of data format，the establishment data passes the application that converts to store in warehouse in the data towards should convert the rule and models，carrying out the data of CAD to the data of Geodatabase of convert without damage and efficiently.

parts；format；conversion；database

1672－8262(2010)02－19－03

P208

B

2009—10—10

龍海奎(1966—)男，高級工程師，從事測繪技術管理和3S技術的應用。