基于Civil3D數字地籍成圖系統的研究

陳雪豐 ，孫建軍，李傳

(1.武漢大學測繪學院，湖北武漢 430079; 2.精密工程與工業測量國家測繪地理信息局重點實驗室，湖北武漢 430079;3.北京博飛儀器股份有限公司，北京 100012)

1 引言

目前，測繪行業正由數字化測繪向信息化測繪轉變，地理信息產業正在如火如荼發展，同時信息化測量儀器行業也在蓬勃發展，如高性能全自動全站儀、GPS接收機、三維激光掃描儀、衛星遙感等，導致了地理空間數據采集和應用的多樣性，給傳統成圖軟件帶來了新的挑戰［1，2］。

面對多樣性的地理數據，能夠無縫存儲、處理并且能夠輸出多樣性的數據產品成為目前信息化數字測圖軟件的一個重要標準。信息化成圖系統要求能夠從數據使用的角度去考慮數據組織的科學性和合理性，提供多樣化的數據成果［3］，在這種條件下，開發數據采集、數據處理以及產品制作一體化的圖庫一體化平臺非常必要，數字地籍成圖系統是其中的一個重要組成部分。

2 系統開發的相關技術

2.1 Civil3D簡介

Civil3D是在Map3D的基礎上構建，具有 Auto-CAD和Map3D的全部功能特性，具有強大的圖形繪制、編輯處理能力，可以輸入輸出各種主流形式的GIS數據，軟件中的可視化、地理空間分析和地圖繪制、點云數據生成功能，提供了創新性的設計方法，滿足可持續設計的要求［4］。

Map3D為了實現對GIS空間數據的管理提供了多種API，本方案采用一種.NET類型的地理空間平臺API，這種API使用 FDO訪問 GIS數據，享有資源服務、要素服務、地圖類的接口，利用它開發桌面應用程序，可以實現對空間數據的管理。

2.2 FDO數據訪問技術

FDO是Autodesk公司的一種空間要素數據訪問技術，為解決當前GIS多種不同數據來源提供的一種數據訪問技術。FDO技術不僅可與AutoDesk的GIS產品集成，而且也可作為一項獨立的、開源的技術提供給開發人員。FDO允許用戶無縫的直接訪問多種空間/非空間的數據庫和文件格式，如Esri Shapefileand Autodesk SDF;海量的Grid數據;網絡服務，如網絡中的地圖服務和網絡中的要素特性服務;GIS中間件，如Esri ArcSDE;空間關系數據庫，如Oracle Spatial以及Microsoft SQL Server［5］。這一過程并不需進行數據轉換，也不會丟失數據，因此可以提高工作效率和節省時間［6］。

基于FDO的數據管理特性中，數據的存儲與樣式的表現被分離開來，當需要對已入庫數據進行再處理時按圖1所示流程進行載入。

圖1 FDO數據管理流程圖

3 系統的設計與實現

3.1 系統設計

Civil3D平臺與FDO數據訪問技術結合，要求具有無縫兼容目前主流的GIS和CAD軟件的數據格式，在系統中進行圖庫一體化的圖形編輯及管理操作，輸出各種應用形式的地籍專題圖、數字地圖，滿足GIS的需求以及其他部門在其基礎上的進一步研究和加工應用。

數字地籍成圖系統依據國家、地方和行業標準進行設計，依據計算機軟件設計規范對其進行規范化的管理，本著可靠性、科學性、規范性、可操作性和可擴展性，實現地籍信息化成圖軟件的功能［7］。

(1)系統的架構及總體設計

基于Civil3D數字地籍成圖系統根據圖庫一體化的設計思想采用標準的C/S體系架構，具備開放性、跨平臺的特性，應用架構的建立由應用層、應用邏輯層、核心應用服務層及基礎軟件層構成。系統的數據交換采用統一的數據交換平臺即平臺數據庫的方式實現。

系統基于Civil3D進行平臺搭建，可滿足數字地籍系統數據采集、管理、編輯處理、產品輸出的一整套業務流程需要。根據圖庫一體化系統作業方案的要求定制和配置作業規范，包括地物層、地物類、作業編碼、幾何特征、地物符號、屬性項、數據規則以及采集和編輯的環境等。依照作業方案，可實現基于平面環境的矢量數據采集、編輯與處理以及屬性數據的同步輸入與管理，以實現數據成果的入庫與更新。

(2)系統功能設計

為了滿足基于圖庫一體的地籍數據采集、管理、編輯處理、產品輸出的需求。系統的主要功能模塊包括:參數設置、權屬線繪制、界址點編輯、宗地編輯、界址線編輯、建筑物編輯、地籍成圖輸出以及地籍表格輸出等八個功能模塊，如圖2所示。

圖2 地籍測圖功能結構圖

①參數設置:主要包括宗地的地籍號命名規則(區號位數、街道位數、街坊位數、宗地號)，界址點的起始位置(西北角、按繪制順序)，界址點編號(街坊內編號、宗地內編號)，界址點編號方向(順時針方向、逆時針方向)，地籍圖注記中的宗地號、地類、面積、界址點距離、權利人等內容。

②權屬線繪制:主要包括直接繪制權屬線、將復合線轉為權屬線、按文件繪制。

③界址點編輯:界址點添加、查找與修改、點號重排、多余界址點、刪除界址點位坐標信息生成、界址點性質類別等。

④界址線編輯:包括起始點號、宗地號、鄰宗地號、本宗地指界人、鄰宗地指界人、指界日期、界址線邊長、界址線性質、類別與位置等。

⑤宗地編輯:宗地合并、宗地查找、宗地屬性修改，宗地屬性修改中主要是對宗地的宗地號、權利人、法人、代理人、土地所有者、土地利用類別、宗地性質、宗地面積等進行信息錄入和修改。

⑥建筑物編輯:建筑物的結構(鋼結構、鋼筋混凝土結構、混合結構、磚木結構、其他結構)和層數修改以及建筑物的面積統計。

⑦地籍圖輸出:包括宗地圖輸出、專題圖輸出、地籍圖輸出。

⑧地籍表格輸出:主要包括界址點成果表、界址點坐標表、宗地面積匯總表、街坊面積匯總表、宗地面積統計表、街坊面積統計表等。

(3)數據庫設計

系統以Autodesk公司的Civil3D為基礎平臺，利用SQL server商用數據庫結合FDO數據訪問技術搭建一個開放式、靈活性的地理空間數據庫，實現對多樣性的地理空間數據的無縫存儲、處理及輸出，達到對矢量數據、屬性數據、柵格數據、圖形數據的一體化管理。

按照國家城鎮地籍數據庫的標準，確定的地籍數據庫數據屬性表有:測量控制點 、界址線、界址點、宗地、房屋、房屋權利人、地類圖斑、線狀地物、柵格數據、行政區等屬性表，屬性表結構如表1所示。

房屋權利人屬性結構表 表1

根據圖庫一體化的設計理念，空間數據可由幾何數據、形態數據、屬性數據構成。幾何數據是地物和地貌的坐標信息，分為點、線、面三種類型;屬性數據是關于地物和地貌的屬性信息;形態數據是描述地物和地貌在Civil3D中的表現形式。按照標準關系數據庫類型劃分，幾何數據類型主要由點、線、面構成;一個要素屬性字段只允許對應一種屬性數據類型，一個要素類只允許一個幾何要素定義，而幾何要素定義支持點、線、面三大類型的任意組合，系統支持的數據類型如表2所示。

數據庫中的數據類型 表2

數據庫系統除了包含用戶數據外，也包含許多非用戶數據，數據字典用來保存這些信息，本系統具有的數據字典有:控制點類型 、標識類型 、標志類型 、界標類型、界址點類型、權屬性質 、證件類型 、界線性質 、土地級別、界址線類型、界址線位置、房屋結構等。

3.2 系統的實現

系統界面與編碼的開發環境是VisualStudio 2010，支持Microsoft SQL Server，IBM DB2和Oracle數據庫，以.NET(C#)的二次開發為主線，從而實現對Map3D的API調用。系統選用的數據庫是SQL server。

Civil3D平臺與FDO數據訪問技術結合是在Civil3D軟件安裝過程中通過選擇數據連接項實現數據庫、數據類型及數據接口的連接，如圖3所示。

圖3 數據連接示意圖

應用系統開發的功能繪制了測圖面板中的點、線、面符號，境界線、獨立樹木、填充灌木地等。系統的運行效果如圖4、5所示，測試結果說明系統具有較好的可操作性，經過改進界面的人性化設計可以滿足生產的要求。

圖4 系統登錄運行界面

圖5 系統功能測試效果圖

4 總結

基于Civil3D數字地籍成圖系統滿足信息化測繪軟件要求，基于圖庫一體化平臺的數據庫，實現了分布式網絡環境下地理信息數據的共享和入庫統一管理。該系統具有常規的數字成圖功能，數據庫構建時采用標準化設計，符合國家測繪信息化標準，可以滿足GIS行業的要求，能夠無縫處理GIS格式的數據。

系統圖庫擁有種類豐富的地理信息要素表達符號，系統支持對點云數據、遙感影像數據的深加工處理功能的二次開發，支持對數字城市中三維建模功能的進一步開發應用。

系統結合FDO技術，基于圖庫一體化平臺的數字地籍成圖系統實現了成圖界面多人操作，可以部分解決生產過程的重復和浪費、生產技術規范不統一、生產管理困難等難題，有利于生產效率的提高。

［1］李朋德.信息化測繪的技術現狀和發展趨勢［J］.測繪技術裝備，2003，5(1).

［2］余井泉.關于我國基礎測繪發展戰略問題研究［J］.測繪與空間地理信息，2006，29(3).

［3］李德仁.21世紀測繪發展趨勢與我們的任務［J］.科技視野，2005(2).

［4］李永生，楊長禮.城鎮地籍信息管理系統數據庫的設計——以韶關市為例［J］.北京地質，2004，6(2).

［5］周信炎.信息化測繪:一個新的戰略方向［N］.中國測繪報，2006.

［6］顧志民.用AutoCAD MAP實現對地形圖文件量的優化［J］.智能建筑與城市信息，2003(10).

［7］劉善勇，章力博.基于Autodesk Map3D的標準化數字制圖生產研究［J］.測繪通報，2007(02).