1、以原有的基礎圖件進行數字化；

2、利用全站儀等設備進行全野外測量直接生產數 字化圖。

兩種方式所得的成果均為利于管理的制圖數據（大部份成果為AutoCAD的dwg格式），此類數據成果適用于制圖，簡單的分層管理及初級的GIS 數據。隨著當今GIS數據廣泛應用于各行各業，對GIS數據的分層要求、代碼要求更加細化，數據的嚴謹性進一步提高，行業的GIS數據也已得到了長足發 展。地形、地籍測量數據成果向GIS數據轉換已為GIS數據建庫及應用的前提，全國各地市、縣已逐步開展此項工作。

3人的軟件開發小組，選擇了某市的1：1000圖幅，共計40幅（面積為10平方公里）作為系統開發的測試數據。該測試區域地形、地貌要素具有一定的代表性，基本滿足測試要求。

前期準備

1、軟件開發目標：開發一套完整的系統，把原始的dwg數據歸劃至GIS系統要求的相應圖層，并賦予相應約定的屬性，最終通過數據接口，生成ArcInfo的coverage（或ArcView的shape）。

2、測區資料情況：測試測區為某市1：1000數字化地形圖，共計10平方公里40幅滿幅，原始圖層信息見附錄1（部份）。

3、作業依據：依自定《某測區地形數據向GIS數據轉換設計方案》（以下稱《方案》）見附錄2（部份）。

4、開發軟件平臺及版本：

• Visual LISP，AutoCAD map2000i
• AML，Arc/Info　8.0.3

技術路線

依據原始的dwg圖進行圖層、線型、插入的圖塊名及顏色進行統一，再利用開發的系統對dwg圖形數據進行統一計算機識別，無法識別的數據再進行人機交互 識別，識別完成后在CADmapi中進行面狀要素的拓撲構建，完成后利用開發的系統子功能輸出為文本E00格式，再在ARC/INFO中讀入E00格式， 再進行點線面要素的拓撲構建，最終成果整理為ARC/INFO的coverage格式，或ARCVIEW的shape格式。

技術實施步驟及開發思想

1、工藝流程圖

2、實施步驟及開發思想

（1） AutoCAD的環境設置

對于原始的Dwg數據，每一測區都有自定義的原始圖層信息和其他CAD要素信息（包括線型定義信息、塊名定義信息、顏色定義信息等）（見附錄1中某測區 部份原始信息），通過數據轉換要求生成《方案》中的圖層及代碼，并具有相應的屬性字段，因此要求在環境設置中對圖幅完成以下設置：

• 《方案》中所有地物類的圖層建立；
• 對象屬性數據結構設置；
• 原始Dwg數據的一些特定項檢查；
• 自動識別定義
• 交互識別定義

（2） Dwg數據接邊檢查、修改

通常GIS數據在空間拓撲關系和數據屬性的完整性兩方面尤為重要。在制圖的前期若不把接邊問題處理好，在今后的入庫工作中，單幅圖的數據入庫不會出現問 題，但在整個測區（或部份區域）入庫時就會出現地物的不完整，拓撲關系的錯誤或屬性不接的錯誤。因此，對于每幅圖的接邊數據均要求完全接邊，包括圖形接邊 及屬性接邊，且圖形的接邊點應落在內圖廓線上。

（3）系統對要素的自動識別

在AutoCAD平臺所采集的原始圖，一個測區范圍 內通常都采用同一制圖軟件平臺，但有時一個測區多個作業隊，所采用的軟件平臺、采集方法、作業水平都不盡相同。原理上，一個地物要素在采集時是加入了制圖 軟件中該地物的環境，如：該地物要素的類型、圖層、代碼、線型、塊名、顏色、寬度等。關于我系統對這些具有一定標準的地物要素可以完全識別，列舉如下幾個 地物要素的識別（表1）：

地物要素名稱 類型 圖層名 線型或塊名 其它

加固陡坎 *LINE DXDM LC10422 不使用

不依比例尺單線圍墻 *LINE HOUSE1 LC443B 寬度0.3

一般高程點 INSERT，SHAPE GCD GCD 無

狹長灌木林 *LINE PLANT LC1132 無

在系統識別后原地物的顏色隨之改變，以便確認。

（4） 人機交互識別

原理上，若Dwg數據全部按AutoCAD制圖軟件平臺環境采集，在本系統的自動識別過程后絕大部份數據可以識別。但實際上，完全標準正確的Dwg數據是沒有，通常系統都有相當部份地物要素無法自動識別，主要原因如下：

• 圖層定義錯誤；
• 線型或塊名定義錯誤；
• 線符號或點符號被炸碎，已失去原有線型或塊和屬性；
• 采集不標準，以多段線為標準，但在采集過程中為求圖面效果而采用了圓、圓弧、二維多段線等不標準的線；
• 不可識別的要素，垃圾要素。

由于以上原因，本系統不能完全自動識別所有地物要素，因此只能進行人機交互識別。具體的人工交互識別開發思想如下：

把所有地物要素以《1：500地形圖圖式》為標準，分為控制點類、居民地類、工礦建筑類、交通類、管線類、水系類、境界類、地質地貌類、植被類、地圖整 飾類等十大類，含蓋了《圖式》中所有要素，每個大類再細分為點要素，線要素，注記要素，其他輔助功能等。針對某一需要人工 識別的要素，經人工識別后，在系統菜單中選擇相應的地物類，得到該地物類中滿足屬性（點、線、注記）要求的所有要素的菜單，最后通過選擇相應代碼，使該地物要素達到識別要求，由系統賦上相應的屬性。

通常需要人工交互式識別的內容主要包括如下幾方面：

• 系統未能自動識別的地物要素；
• 面狀要素的識別；
• 等高線的識別及高程賦值；
• 道路及橋梁的中心線生成；
• 不可識別地物及圖形垃圾數據的處理。

通過以上識別處理，再加以檢查，Dwg原始數據均可按《方案》要求進行屬性轉換。

（5） 面要素拓撲構建

面要素一般包括了，居民房屋、面狀水域（如：雙線河流、水塘、水庫等）、城鎮綠地、境界面（如：市界面、鎮界面、村界面），針對各行業對GIS數據的要求，可以自由定義一些專業的面要素的內容。對于面要素的構建，主要應處理好兩個方面的內容：面要素的邊界和質心。

• 面要素的邊界，
• 面要素的質心，

本系統開發平臺為AutoCAD map 2000i，并提供了構建拓撲的功能，通過菜單可以對上面要素完成構面。具體實施步驟：

• 利用原采集的原始數據生成面要素邊界，如有缺數據（如其他地物隔斷）可加入面要素邊界輔助線；
• 根據原圖注記內容，由系統自動加入面要素質心（標識點），如無注記則人工加入，同時錄入相關屬性值，如：河流名稱、湖泊名稱等；
• 面要素圖面清理，包括刪除毛刺、重復對象，延伸未及點，溶解偽節點，捕捉聚合節點等；
• 由系統完成構面前的檢查， 包括面要素是否完全閉合，是否有質心或是否有多余質心，面要素邊界屬性與該內部質心屬性是否一致；
• 修改以上檢查錯誤，最終構建面拓撲。

（6） 數據的全面檢查

數據在輸出前，必須對其進行一次全面的檢查，檢查主要包括以下內容：

• 原始數據轉換的完全情況，檢查是否有未處理的數據；
• 轉換后數據的完整性檢查，包括數據的圖層、代碼、屬性表及某些特殊要素的特殊屬性等；
• 面要素的拓撲檢查；

（7）元數據的制作

通過圖廓信息，人機交互式選擇錄入生成mdb文件。

（8） 轉換后數據輸出文本E00格式

通過認真解讀E00文本格式，用Visual LISP編寫系統輸出模塊，對轉換后的CAD數據直接輸出至文本E00格式。

（9）在ARC/INFO中重新構建點線面拓撲關系

在AutoCAD map 2000i中，為了完整表示拓撲關系，在沒有LABEL點的封閉范圍內加入空的LABEL點，在輸出時再把空的LABEL點剔除，所以在所輸出的E00文 件中，圖形的拓撲關系是不嚴謹的，系統通過把E00轉換為coverage，在ARC/INFO中重新構建點線面拓撲關系。

（10） 數據成果整理，提交入庫

可根據《方案》要求，對數據成果進行分區、歸類整理，最終提交入庫。

主要技術問題及處理方案

1、構面的處理問題

對于GIS數據，拓撲關系是一關鍵問題。尤其是面狀要素，在數據轉換過程中，如果出現拓撲錯誤，將直接導致數據將無法入庫。為此我們選擇的是 AutoCAD Map 2000i軟件平臺進行面狀要素的拓撲構建，通過在以上2.5項中所述步驟，可完成面狀要素的拓撲構建。在此特別強調的是，面狀要素的拓撲構建最關鍵的是 面狀要素邊界生成和質心生成。

• 面狀邊界的生成是系統通過該要素的圖層和代碼識別，選擇該要素的線特征邊界，如果該面狀要素有人工加入的輔助線，同時也選擇該輔助線，然后系統把它們合并，再復制（輔助線不用再復制）出一個完整的面狀要素，同時賦值相應的圖層、代碼及屬性。
• 質心的生成，主要是通過原圖注記內容自動生成，如無注記則人工判讀再在面內加入質心，同時錄入相關屬性值，如：河流名稱、湖泊名稱等。
• 對于面狀要素中存在“島”的現象，在“島”中加入“空”字做為“島”的質心。

2、非標準圖形要素的處理問題

（1）錯誤圖層、錯誤環境設置的圖形要素。

• 作為原始采集圖，尤其是純制圖數據的采集圖，圖層或圖形環境的錯誤是不可避免的。對于這些圖形要素，系統是無法自動識別的，解決的方法主要有兩個：
• 把錯誤的圖層人工改正，再由系統自動識別；
• 利用系統功能的屬性刷功能，實現屬性復制。用系統已識別的正確的圖形要素屬性復制另一同類地物（未識別）。 該屬性刷是本系統獨立開發，為完全的屬性復制，包括圖層、代碼、顏色及屬性字段和字段值。所以在有不同屬性字段值的同類地物使用該屬性刷時，應注意同時更 改該字段值，如：高程點之間的屬性復制，應修改相應的高程字段值中的高程值。

（2）非標準的線型、符號塊的圖形要素。

所謂標準線 型、符號塊就是原圖在采集時完全利用采集軟件平臺所定義的線型、塊名。但部份原始采集圖的圖形要素或被炸碎，或是用多段線直接描繪符號，或是其他符號組合 另一線型或另一符號等，總之非標準的線型、符號塊五花八門、千奇百怪，如用直線組成的陡坎、斜坡，小圓圈組成的地類界，被炸碎的植被符號等。

對于這些問題的處理，本系統都開發了一些小功能，從而把這些圖形要素標準化。這些小功能如下：

• 標準符號圖塊的插入；
• 小短線和小圓圈組成的“線”連為標準線型；
• CAD圓或多維線轉換為多段線；
• 特定圖形要素的快速查詢。

這些小功能基本上可以解決了非標準的線型、符號塊向標準化的轉換，但都是需要人工干預，通過菜單式的人機交互完成轉換。

3、橋梁、道路中心線的制作

對于一個測區道路應該是成網的，在本系統中，道路中心線的制作就是通過把測區整個道路網拼為一整塊（測區太大可分為若干塊），然后在此基礎上制作道路中心線，具體作法如下：

在原始采集圖中提取道路要素，拼為一整塊路網圖；

• 在該路網圖中，人工選擇需要制作中心線的雙線道路（一般等級在雙線大車路以上的都要制作道路中心線）；
• 利用菜單提供的功能，從雙線道路和一邊復制一條線至中心位置，賦上相應的屬性及屬性值，包括道路名稱、等級、寬度等屬性值；
• 生成路網圖內所有道路的中心線后，再把以分幅圖單位的道路中心線，利用生成圖塊和插入圖塊的CAD功能，實現中心線轉移至作業分幅圖中，該測區作業分幅圖的道路中心線均可在已完成的路網圖中提取，至此作業分幅的道路中心線制作完成。

4、等高線處理模塊開發

等高線是地形圖的主要內容之一，幾乎涉及所有圖幅，所以等高線的處理也是本系統開發的一項重點工作。對于大部分原始采集圖，等高線的采集都是不帶高程屬 性值的，所以如何方便的錄入高程值是這一模塊的重點，具體思路是：利用等高線的特性，首先對整幅圖的等高線進行圖面清理（包括刪除重復的等高線、連接小于 指定距離的等高線等），再由人工賦值幾條相鄰的等高線，輸入等高距（也可自由推算得到），選擇某種賦值方式，包括遞增方式（＋1）、遞減方式（－2）、等 值方式（＝3）、自由推算方式（.4），對所有的等高線賦值后，最后對示坡線及未處理等高線進行查詢處理，在對等高線賦值處理時，也把計 曲線、首曲線區分，并賦予相應的圖層、代碼等屬性。

等高線賦值菜單：

• 對等高線的處理，同時也要有相應檢查方法，本系統中對等高線錄入的控制方法主要以下幾種：
• 圖層控制，此是防止其他圖層要素的錯誤錄入；
• 線寬控制，此是主要控制計曲線與首曲線的錯誤錄入，同時也作為控制高程值賦值時的檢查手段；
• 等高距控制，在遇計曲線時用等高距的固定倍數進行控制。
• 遺漏的未處理等高線查詢、錄入。

5、圖形要素轉換錄入檢查控制

在人機交互式轉換過程中人為因素較多，可能會出現選擇錯誤。對此本系統通過對圖形要素的一些控制而避免人為的選擇錯誤，控制內容為：圖層控制、線型控 制、寬度控制。通過這些控制，如當前設定轉換錄入的是“地形地貌”圖層，但人工卻選擇了其他圖層的內容，系統將自動過濾所選要素，從而控制人工選擇錯誤。 同時也可以通過設置取消這些控制，也就是說，當出現原圖錯誤、非標準線型時，也可以通過改變設置后強制轉換。

系統通用性的一些思考

在系統開發時，所用的數據要求進行一些針對性的調整，使得系統不夠通用。為使系統的通用性能進一步提高，相應地采用以下技術：

• 系統識別定義模塊化。取消識別定義手工錄入方式，解決方案是開發識別表達式生成工具，以直觀易懂的方式進行識別定義。
• 擴充針對性調整功能，并開發針對性調整模塊。原來的方案要求對復雜線型進行打散，本系統就開發了相應的模塊，但相當的打散識別和打散要求還是集成在程序內部。解決方案：把識別要求加入到識別定義中，再定義相關的打散方法。
• 系統菜單，目錄采用依照地物進行分類。應在定義識別模塊時對菜單進行調整。

結束語

AutoCAD作為當今最普及，最成熟的軟件，在制圖方面是絕無問題的。但要希望通過簡單的數據轉換就能完全滿足GIS的建庫要求，是很困難的。這是由CAD在應用上的廣泛性所決定的，各種形體、各種標準對制圖可能毫無影響，但對數據內在的屬性是有很大的區別。

這次系統的開發，我們主要也是運用了CAD的開發功能，充分利用了Visual LISP強大的開發功能。但在開發的界面上、各種CAD問題的處理小功能上我們仍需要進一步完善，對不同測區的系統通用性上也應進一步加強。