DWG數據轉GIS數據在Web中的實現

杜紅濤 何旭海 張華 龐玉良

（洛陽鴻業迪普信息技術有限公司，河南 洛陽 471003）

GIS 平臺在空間規劃數據分析、編制、實施監督預警等工作中作用巨大，能夠快速對數據進行建模、分析、處理。現階段，空間規劃編制成果有很大一部分是DWG 格式的數據。根據自然資源部要求，空間規劃的最終成果要提交GIS 格式的數據，因此，亟須將DWG 格式的數據轉換為GIS 格式。

1 概述

在Web 中實現DWG 數據向GIS 數據的轉換主要體現在客戶端和服務器?？蛻舳瞬捎肳eb Services 技術實現數據上傳，服務器采用Teigha.Net 和ArcGIS Engine 技術將DWG 數據轉換為GIS 數據。

Web Service 是一個平臺獨立、低耦合、自包含、基于可編程的Web 的應用程序。

Teigha.Net SDK 由開放設計聯盟（Open Design Alliance，ODA）提供，是基于.Net 語言開發的軟件開發包[1]。

ArcObjects SDK 由 美 國ESRI（Environmental Systems Research Institute，Inc.美國環境系統研究所公司）推出，是為編程人員開發客戶化應用程序提供的組件包。

DWG 數據是由AutoCAD、中望CAD、浩辰CAD 等CAD 設計軟件生產的數據，主要有DWG、DXF 兩種數據格式[3]。

GIS 數據是由ArcGIS 等GIS 設計軟件生產的數據，常用的GIS 數據類型有柵格數據和矢量數據兩種類型[4]。柵格數據的主要格式有.jpg、.png、.tif 等；矢量數據的格式主要有Shapefile（矢量圖形）、Personal Geodatabase（個人空間數據庫）、File Geodatabase（基于文件格式的數據庫）和ArcSDE Geodatabase（企業級空間數據庫）。本文所說的GIS數據是指矢量數據。

DWG 數據常用的圖元類型有：直線、多段線、圓弧、圓、橢圓弧、橢圓、面域、填充、塊、屬性塊、單行文字、多行文字、組。GIS 數據常用的要素類型有：點、多點、線段、圓弧、橢圓弧、多段線、多邊形、圓、橢圓等。

DWG 數據和GIS 數據是由兩種不同軟件平臺生產的數據，因此需要先確定兩種數據之間圖元的對照關系（如表1 所示），才能夠實現數據轉換。

表1 DWG數據圖元和GIS數據圖元對應關系

2 數據上傳

本文主要基于.NET 技術和Web Services 技術實現數據上傳。

用戶選擇DWG 數據后，客戶端將DWG 數據轉為二進制數據流，通過POST 的方法傳到服務器，服務器如果正確接收到DWG 數據，則對DWG 數據進行轉換。數據上傳流程如圖1 所示。

圖1 數據上傳流程

3 數據轉換

DWG 數據向GIS 數據轉換的過程主要包括圖形數據轉換、屬性數據轉換、特性數據轉換。具體步驟如下：

（1）使用Teigha.Net SDK 打開需要轉換的DWG 數據，并獲取DWG 數據中的塊表記錄（BlockTableRecord）[5]。

（2）根據表1 中DWG 數據圖元和GIS 數據圖元對應關系構建DWG 數據和GIS 數據的轉換通道。

（3）循環解析塊表記錄中的DWG 數據并獲取轉換參數，根據轉換參數使用ArcObjects SDK 創建GIS 數據。在圖形轉換過程中，為保證DWG 數據的完整性，需要將DWG 圖元的特性轉為GIS 要素的屬性；如果DWG 圖元存在擴展屬性，則同步將DWG 圖元的擴展屬性轉為GIS 要素的屬性。具體轉換流程如圖2 所示。

圖2 DWG數據和GIS數據轉換流程

3.1 DWG 文件解析

使用Teigha.Net 接口打開DWG 數據，獲取DWG 數據中的塊表記錄，遍歷塊表記錄中的DWG 圖元，獲取需要轉換的DWG 數據。

打開DWG 文件：

3.2 圖形數據轉換

解析DWG 圖元是為了獲取GIS 數據創建時需要的參數，創建不同類型的GIS 數據所需要的參數不同。下面以多段線和面填充為例說明圖形數據轉換的步驟。

3.2.1 DWG 多段線數據轉換

DWG 多段線由直線或圓弧組合而成，首先，使用Teigha.Net 將DWG 多段線分解為圖元集合（集合中包括直線、圓?。?；其次，逐個解析并轉換直線和圓弧數據；最后，將轉換的直線和圓弧數據組合為GIS 多段線段集合（SegmentCollection）。DWG 多段線圖元轉換為GIS 數據線要素轉換流程如圖3 所示。

圖3 DWG多段線圖元轉為GIS數據線要素

（1）解析多段線數據

使用Teigha.Net 將DWG 多段線分解為圖元集合（集合中包括直線、圓?。?。((OdDbEntityPtr)pPolyline)->explode(entitySet);

遍歷多段線，獲取直線的起點坐標和終點坐標，圓弧的起點坐標、終點坐標、圓心角。

（2）直線數據轉換

GIS 數據的直線要素由起點坐標（X、Y、Z）和終點坐標（X、Y、Z）構造。

使用Teigha.Net 獲取直線的起點和終點坐標，通過ArcGIS Engine API 實現對GIS 直線要素的重構。

構建GIS 直線數據：

iLine->PutCoords(iPointStart,iPointEnd);

（3）圓弧數據轉換

GIS 數據的圓弧要素是由圓弧起點坐標（X、Y、Z）、圓弧終點坐標（X、Y、Z），以及起點到終點的方向是否為逆時針、圓心角構造。

具體構造方法如下：

使用Teigha.Net 獲取DWG 圓弧的起點坐標（X、Y、Z）、終點坐標（X、Y、Z）、起點角度、終點角度，計算得到圓心角。使用ArcGIS Engine API 實現對GIS 圓弧要素的重構。

構建GIS 圓弧要素：

pConstCArc->ConstructEndPointsAngle(Point Start,PointEnd,VARIANT_TRUE,ArcAngle);

（4）GIS 數據

使用ArcGIS Engine API段集合 （SegmentCollection）的方式構造線要素，然后將轉換后的直線要素、圓弧要素進行拼接。

構造線要素：

ISegmentCollectionPtr ipGonColl(CLSID_Polyline);

GIS 數據拼接：

ipGonColl->AddSegment(ipSegment);

3.2.2 DWG 面域填充數據轉換

DWG 面域填充無法矢量化，第一步：需要將面域填充轉換為閉合多段線；第二步：使用Teigha.Net將DWG 多段線分解為圖元集合（集合中包括直線、圓?。坏谌剑褐饌€解析并轉換直線和圓弧數據；第四步：將轉換的直線和圓弧數據組合為GIS 面域段集合（SegmentCollection）。DWG 面域填充圖元轉換為GIS 數據面域要素的流程如圖4 所示。

圖4 DWG面域填充數據轉為GIS數據面域要素

（1）面域填充轉為閉合多段線

使用Teigha.Net 遍歷面域填充邊界，將填充邊界組合為閉合多段線。

（2）解析多段線數據

使用Teigha.Net 將DWG 多段線分解為圖元集合（集合中包括直線、圓?。?。((OdDbEntityPtr)pPolyline)->explode(entitySet);

遍歷多段線，獲取直線的起點坐標和終點坐標，圓弧的起點坐標、終點坐標、圓心角。

（3）直線數據轉換

GIS 數據的直線要素由起點坐標（X、Y、Z）和終點坐標（X、Y、Z）構造。

使用Teigha.Net 獲取直線的起點和終點坐標，通過ArcGIS Engine API 實現對GIS 直線要素的重構。

構建GIS 直線數據：

iLine->PutCoords(iPointStart,iPointEnd);

（4）圓弧數據轉換

GIS 數據的圓弧要素由圓弧起點坐標（X、Y、Z），圓弧終點坐標（X、Y、Z），起點到終點的方向是否為逆時針、圓心角構造。

使用Teigha.Net 獲取DWG 圓弧的起點坐標（X、Y、Z）、終點坐標（X、Y、Z）、起點角度、終點角度，計算得到圓心角。使用ArcGIS Engine API 實現對GIS 圓弧要素的重構。

構 建GIS 圓 弧 要 素：pConstCArc->Construct EndPointsAngle(PointStart,PointEnd,VARIANT_TRUE,ArcAngle);

（5）GIS 數據

使用ArcGIS Engine API 段集合（SegmentCollection）的方式構造面域要素，然后將轉換后的直線要素、圓弧要素進行拼接。

構造線要素：

ISegmentCollectionPtr ipGonColl(CLSID_Polygon);

GIS 數據拼接：

ipGonColl->AddSegment(ipSegment);

3.3 屬性數據轉換

為了保證DWG 數據的完整性，本文在DWG 數據向GIS 數據轉換過程中，將DWG 數據的擴展屬性轉換為GIS 要素的屬性信息，同時設計了DWG 圖元的特性和GIS 圖元的對應關系（如表2 所示）。

表2 DWG圖元特性和GIS要素屬性對應關系

DWG 圖元的特性和擴展屬性都是以鏈表的形式保存在xData 中，需要獲取DWG 圖形的屬性鏈表，然后遍歷解析鏈表信息，根據DWG 特性的CODE 值和鏈表的類型，最終得到所有屬性信息。

獲取DWG 圖元的XData 得到屬性鏈表：

遍歷屬性鏈表獲取屬性信息：

GIS 數據是以空間信息表的形式進行存儲的，圖形數據和屬性數據作為表記錄存儲在空間信息表中。對GIS 要素的屬性操作，需要先獲取表結構信息，然后將相應的屬性值記錄到表中。

獲取GIS 要素屬性表：IFieldsPtr ipFields;

3.4 數據輸出

GIS 數據有兩種存儲方式，即：本地文件存儲、數據庫存儲[7]。本文采用數據庫存儲方式來存儲GIS數據。具體的輸出步驟為：首先連接GIS 數據庫，然后將構建的GIS 圖形數據、GIS 要素屬性數據逐條插入GIS 空間信息表中。數據輸出方法如下：

4 結束語

本文通過對DWG 數據和GIS 數據圖元對應關系的研究，采用Teigha.Net API 技術對DWG 數據進行解析，提出了圖形分解、重組方法，以提高數據轉換精度。在數據轉換過程中，采用ArcGIS Engine API 技術實現DWG 數據的完整轉換。此外，還基于Web Service技術，利用服務器強大的計算能力，提高轉換效率。