基于FME的CAD與GIS數據轉換研究

張黎黎

摘 要：將地圖數據轉變為GIS數據的本質在于把CAD數據轉變為GIS數據，CAD軟件屬于常用的作圖軟件，與GIS軟件相比，兩者在管理特征、儲存數據、定義圖元等方面都存在一定的差異。受到多種內外部因素的影響，當前仍缺乏統一空間的數據參考標準，導致CAD信息在轉化為GIS信息的過程中仍存在多種質量問題。研究人員應從此方面入手，不斷發展GIS技術。本文從FME的角度出發，重點探究CAD與GIS數據轉換方式。

關鍵詞：CAD；GIS；FME；Geodatabase

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

GIS技術（地理信息系統）可用于圖像、數據處理過程中，實現GIS格式數據、CAD格式數據的共享，是當前研究GIS技術的核心、重點工作，其仍缺乏統一的數據參考標準，極大程度地增加了數據共享的難度。使得CAD技術科學轉化為GIS數據，如果沿用傳統方式，很有可能導致數據信息丟失或者過于龐大，在使用CAD系統、GIS技術前都需要重新進行加工，降低了數據整體質量，但如果兩者之間無法轉化，將會形成信息孤島，浪費大量資源，從FME技術出發，轉換CAD與GIS數據，不僅能夠有效節省空間數據資源，減少數據整理過程的重復投入，還可促進空間信息產業的不斷發展。

1.Geodatabase、CAD功能簡析

Geodatabase屬于當前應用較為廣泛地理信息數據模型，用于多種GIS軟件進行數據存儲管理，以標準關系數據庫技術為基礎，具備大小可伸縮、支持多用戶訪問、支持DBMS結構等多種優勢；CAD軟件系統集工程應用、地形描繪、空間數據建庫等多種功能于一身，是CAD數據生產的重要工具，兩者是支持GIS與CAD數據轉化的重要部件。

1.1 Geodatabase功能特征

（1）Geodatabase涵蓋較大數據量，整個地理信息數據系統是較為復雜的綜合體，需要通過數據描繪不同地理要素，特別是地理要素空間分布數據。

（2）數據應用范圍較多，當前的應用領域有環境保護、土地規劃、生態環境管理、市政管理、地理研究、市政基礎設施管理等。

（3）Geodatabase不僅具備地理要素基本屬性，還應涵蓋空間數據，即用于描述不同地理要素空間分布的詳細、可靠數據，數據之間的聯系較為緊密。

1.2 CAD軟件功能特征

（1）CAD軟件的繪圖方式操作簡單、準確，在繪圖時，軟件會給出較為詳細的提示流程，根據提示內容，操作人員只需輸入對應文字、數字就可轉換為地圖，使得地物更加精準化、具體化。

（2）繪圖的編輯功能強大，能夠繪制出不同圖形，且圖形美觀、可靠、實用。

（3）能夠較為容易的修改、編輯圖形。

從CAD數據與Geodatabase的功能特征而言，兩者空間數據均存在拓撲關系，并且空間數據的拓撲關系以幾何重合為基礎，該種拓撲關系帶有非強制性特征。但同時，Geodatabase能在要素集中創建拓撲關系，也允許多個幾何要素或者專題要素同時進行拓撲關系定義，Geodatabase的拓撲關系能直接提供了較多類型的編輯工具與規則，極大程度地保護了空間數據的完整性；而CAD數據則要借助CAD軟件以外的工具以實現拓撲關系定義。

1.3 GIS數據模型與CAD數據的聯系與特征

CAD數據與CIS數據模型具備以下特征：

（1）空間數據模型中帶有點、線、面圖形數據。

（2）CAD數據常以DWG格式存儲，在傳統應用過程中，DWG 僅作為圖形數據，不存儲屬性數據，隨著UI這一現代化科學技術的發展，使得該種管理方式逐步豐富，DWG已逐步進化為圖形、屬性數據兼備的數據格式。

1.4 GIS數據組織與CAD數據的聯系與特征

CAD數據組織方式以圖層為主，共有3種元素，即點、線、面，整個圖層的組織缺乏統一標準，但就GIS數據組織而言，每個圖層只可以表示一種元素，這也就意味著，當CAD在轉變為GIS數據時，1個圖層可以轉變為3個以上的圖層，同時，CAD分類也缺乏標準，為提升出圖效果，很有可能把同一個元素轉化為多種圖層，該種轉化方式都增加了GIS系統管理難度。

2.以CAD數據為基礎創建Geodatabase實用數據庫

2.1創建方法

Geodatabase與CAD進行數據轉化，創建數據庫時，可通過以下兩種途徑：

（1）直接轉換，借助Geodatabase本身的通用轉化器，直接把CAD數據轉化到Geodatabase，給對應數據添加屬性后創建數據庫，該種方式缺乏屬性信息，需要通過再次添加屬性，創建數據庫，整個工作任務量大。

（2）間接轉換，預先處理CAD數據，以編程代碼為基礎，連同屬性共同轉化到Geodatabase中，創建Geodatabase數據庫，但該種方式存在易丟失的問題。

2.2以FME為基礎的GIS數據、CAD轉換方法

以FME平臺（空間數據操作引擎）為基礎的GIS數據、CAD數據轉換，主要的工作原理為語義轉換，該種技術允許操作人員在轉換數據的過程中重新構建數據，可結合自身特殊要求，提取數據源對應層次的FME，支持多種格式數據的相互轉換。

3.研究實例

為論證以FME為基礎的GIS數據、CAD數據轉換方法的可行性，本研究從以下幾方面創建數據庫：

（1）預先處理CAD地形圖，為科學提升轉換數據的質量，應對數據進行合理組織，劃分圖層時，應遵循以下幾方面的原則：首先，選擇單一的圖層要素，根據專題內容，分層存放要素，圖層的命名必須規范，點、線、面3種元素只能涵蓋一種。

（2）創建映射關系表，綜合考慮數據組織、數據結構、符號、坐標以及拓撲之間的關系，創建合理的對應關系。

（3）創建Geodatabase數據庫，GIS中包含要素集，不同要素集有自身子集，通過要素集代表CAD圖層點、線、面三種元素時，應設計其對應關系，建立Geodatabase數據庫。

（4）制定語義映射文件，首先，打開FME軟件，在 Workbench上創建空白工作空間，點擊工具欄中的數據增添按鈕，添加GIS數據庫；其次，選擇需要進行轉換的圖層，如轉換等高線時，可選擇DGX圖層，并添加FME屬性項，制定映射文件，重復操作，即可獲得對應屬性類型，轉化得到本身的圖像。

結語

綜上所述，本研究以CAD軟件、CIS軟件為例，深入探究該兩大軟件平臺能夠支持、維護的數據模型，從FME平臺出發，詳細分析CAD與GIS數據轉化的方式，強調通過語義交換技術，科學解決存在的轉化問題。但當前仍缺乏統一的數據參考標準，加之數據組織結構較為復雜、抽象，極大程度上影響到兩者之間的數據質量，因此，研究人員應充分利用FME平臺，實現CAD與GIS數據轉化。

參考文獻

[1]周玉文，楊偉明，王正吉，等.基于CAD 圖紙信息自動構建SWMM水力模型方法研究[J].給水排水，2016，42（3）：125-128，129.

[2]丁志政，王學進，張煒，等.AutoCAD格式轉換到ArcGIS格式的關鍵問題研究[J].低碳地產，2016，2（16）：485-486.

[3]張忠軒.基于 Teigha 組件和規則庫的 CASS 地籍數據入庫[J].測繪與空間地理信息，2015，14（9）：127-129，132.

[4]莊嚴.基于Teigha.net for .dwg的GIS數據向CAD數據轉換[J].中國科技信息，2015，25（11）：78-79.

[5]鄭江，閆世浩，陳寶枝，等.基于DWGdirect.NET與ArcGIS Engine的CAD地形圖轉換[J].測繪與空間地理信息，2015，31（2）：176-178.