数字化城市管理系统部件数据录入和转换的探讨

龙海奎，张超，李群林

(乌鲁木齐市城市勘察测绘院，新疆乌鲁木齐 830000)

数字化城市管理系统部件数据录入和转换的探讨

龙海奎∗，张超，李群林

(乌鲁木齐市城市勘察测绘院，新疆乌鲁木齐 830000)

通过对数字化城市管理系统信息普查中部件录入系统及数据转换模块的分析研究，着眼数据录入、转换的数据格式，建立数据对应转换规则和模型，通过在数据转换入库的应用，实现了CAD数据到Geodatabase数据的无损、高效转换。

市政部件；数据格式；数据转换；数据建库

1 引 言

随着城市建设的发展，传统的管理模式越来越不适应需要，北京市东城区于2004年率先提出了精细化的数字化城市管理理念，推出了数字化城市管理系统，并应用于城市管理中，取得了很好的效果，提升了城市的管理形象。住房和城乡建设部根据所取得的经验，在全国推广应用。乌鲁木齐市作为全国第三批试点城市，在2007年5月启动了数字化城市管理系统建设工作，数字化城市管理系统的数据库建设是首要任务，乌鲁木齐市城市勘察测绘院承担了系统的市政设施普查及数据建库工作。

1.1 信息普查

信息普查是对城市进行网格化管理推进区域范围内所有的城市管理部件进行的一次地毯式调查，在此基础上根据一定的分类规则和编码规则，赋予每一个部件一个唯一的号码，实现对城市部件的数字化、信息化管理。工作包括城市单元网格划分、城市管理部件普查与建库、地理编码普查与建库三部分。单元网格划分在街道办事处、社区界线的基础上，划分大小约1万平方米左右的网格单元。部件共分7大类(包括扩展部件)，100小类。其中7大类为:公用设施类、道路交通类、市容环境类、园林绿化类、房屋土地类、其他类和扩展部件类，其中根据乌鲁木齐冬季清雪工作，拓展增加了冰雪清除部件。地址普查对象为沿城市道路(街)的永久性建筑物(楼房)、门牌地址、路名及标志物和兴趣点等。信息普查的工作的重点在于城市管理部件普查与数据建库，不仅要准确调查清楚市政设施的部件，而且还要搭建地理信息系统(GIS)数据库。在系统的数据库建设中数据的录入和转换是关键。

1.2 普查数据分析

根据信息普查的技术方案，市政设施部件普查选用1∶500、1∶1 000比例尺的数字地形图，数据文件是AutoCAD的DWG格式，系统运行管理所用的数据库是ArcGIS的Geodatabases数据模型。一直以来，AutoCAD以其强大的绘图功能和矢量图形处理功能，广泛应用于城市规划、市政建设、国土资源部门的测绘工作中。但是，随着空间数据TB级别数量的增长，CAD格式数据作为空间信息的主要数据源，在维护和管理方式以及空间数据信息的描述和分析功能方面存在诸多不足。

AutoCAD数据文件通过二进制文件存贮点、线、面描述实体信息，其数据内容不存贮在数据库中，数据之间不能建立拓扑关系或实现空间分析，这使得CAD数据模型给GIS软件研发和数据共享带来难题。

Geodatabase是ESRI公司推出的第三代空间数据模型，它按照层次型的数据对象来组织地理数据，这些数据包括对象类、要素类和要素数据集。Geodatabase是关系型数据库DBMS中的一个空间数据知识库，它包含了矢量数据，栅格数据，表以及其他的GIS对象。

如何将AutoCAD(以下称CAD)的地形图数据无损地转换到ArcGIS(以下称GIS)平台下，部件属性如何挂接、面状地物构面等数据转换问题，是普查数据建库的关键技术之一。

2 数据转换分析

2.1 转换方式

从CAD到GIS数据的转换包含两个方面的内容:

(1)数据从现有的CAD格式数据转换到选定的GIS格式数据，其几何要素一致；

(2)数据从现有标准和成图方式，包括数据的分层、编码、封闭、接边和符号显示等，应无损地转换为新的分层结构标准和成图方式，并按GIS管理和分析的要求增加数据的属性结构和内容。

CAD数据转换到GIS数据的基本问题是数据格式的转换，主要包括数据组织、拓扑关系及属性、符号表达等。

2.2 数据结构

CAD以图层(1ayer)来组织图形数据，不同类型的图素，如点、线、多边形等可以共层，一个DWG或DXF文件可以包含多个图层。而GIS软件，每个视图只包含一个专题，不同类型，不同专业的空间数据(特征feature)，如点、线、多边形等，应分层存放，不能共存于同一个专题。因此，在将CAD图形数据转化为GIS数据之前，要将它们按不同的专题重新进行数据规整。

2.3 拓扑关系

拓扑是GIS区别于CAD的一个重要特征。CAD数据是以各种符号和标注来表示实物的，它着重于各种实物问的视觉表示，反映的实物间的拓扑关系较为简单。在数据库中，通常只记录着表示图形元素几何位置、形状及大小的几何坐标和表示图形元素性质(如颜色、层号等)的辅助数据。而GIS强调对空间数据的分析，不仅有几何坐标，而且元素间的拓扑关系是数据库中不可缺少的内容，数据转换的主要内容就是要建立CAD几何元素的拓扑关系。

2.4 属性和符号

在CAD中，除图形坐标外，另一个重要内容就是图形符号。一个点状元素可以用不同的图形符号表示，一条线段可以对应不同的线型，正是有了这些符号，CAD中的图形才具有很强的可视性，不同符号才具有不同的形状、大小和颜色。在GIS中，图形数据只有点、线、面三大类，各个元素没有固定符号表示在图形库中。但GIS有基本的符号库和图形输出程序，允许GIS系统根据不同专业的要求，开发其图形符号库，生产和输出各种专题图。GIS中空间数据实体具有被描述的属性，属性数据说明了空间实体数据的几何类型、分类分级、数据特征、质量描述、地理名称和更新日期等。这是GIS数据不能简单地与CAD数据等同的重要特征之一。对应于不同的属性内容，图形元素也可以不同的形式表现出来。在CAD与GIS的数据转换中，CAD图形的一部分内容(几何坐标)需要转换成GIS的图形数据，另外一部分内容(几何特征)则需要以属性的形式记录到属性表中。如CAD图形中的注记，在转换到GIS系统时，注记的几何位置作为一个点记录在GIS图形库中，而注记的内容则记录到属性库中。

3 普查数据录入及转换

结合乌鲁木齐市数字化城市管理系统信息普查工作，对部件普查数据的录入和数据转换以及数据建库的方法进行了研究应用。

3.1 数据录入

为保证数据转换质量，每幅单元网格工作底图(在1∶500或1∶1 000比例尺数字地形图添加单元网格界线的线划图)在野外普查时标注流水号，实地填写调查的属性表，图上流水号与属性表流水号必须一一对应。这样普查的图纸和调查的属性表可由不同作业人员分别进行数据录入。

普查图纸的DWG图形录入在CAD平台上，共分o、n、m、d、z五层，分别对应点状部件层、线状部件层、面状部件层，建筑物地址层、门牌和标志物和兴趣点地址层。面状部件及建筑物流水号文字定位点应在面多边形内，多边形图形必须封闭；相邻多边形图形不能有错位，标绘的地物要与流水号一一对应。在数据录入软件中有检查模块，检查流水号是否重复，多边形是否封闭，能否拓扑成面等问题，保证数据录入的数据准确、可靠。所开发的图形录入软件界面如图1所示。

图1 图形录入界面

调查的部件属性录入采用Visual Basic 6.0平台编制属性录入软件，为减少差错，减轻输入工作量，如材质、状态、数据来源等有共性的属性项，采用选择模式录入。属性录入软件有较强的录入、检查功能，通过流水号将DWG图上录入的部件与属性录入软件中录入的部件进行对比检查，输出查错的结果，保证图形与属性库记录的准确、一致。所开发的属性录入界面如图2所示。

图2 属性录入界面

3.2 建立转换对照表

在Geodatabase中的Feature Class代表CAD的数据分层概念。CAD数据文件中的点、直线、多义线、弧、圆、图形、注记等要素，分别与Geodatabase模型中的要素(Feature)类的点要素、线要素、面要素等内容相对应，见空间转化对应图3。构建属性连接对照表，对照图4。

图3 空间转化对应表

图4 属性连接对照表

图5 标准数据库

数据库结构与数据录入、转换的内容形式完全一致，结构相同，形成一一对应的关系，标准数据库结构如图5所示。

3.3 数据转换

在图形和属性录入通过检查后，在C＃语言环境下结合ArcGIS的ObjectArcGIS模块，参照转换对照表，编制了数据转换程序，同时在程序中导入CAD图形和Access数据库文件，程序先将CAD图形转换成ArcGIS Geodatabase格式的空间数据的后，通过流水号在部件和地址属性表中检索，自动连接部件和地址属性库，将每个部件、地址的空间位置和属性信息挂接起来，形成ArcGIS Geodatabase格式的部件和地址数据库成果。图6为数据转换流程图。

图6 数据转换流程

3.4 数据检核

在数据转换过程中设置验证、对比检查，将空间数据(图形DWG格式转换Geodatabase格式)的流水号与属性数据(部件及地址的属性)的流水号进行一一对应的检查，查看是否有遗漏、差错，防止转换过程中丢失数据，保证数据的无损转换。

4 结论和建议

4.1 结论

通过基于CAD普查数据的分析以及针对GIS的数据库的数据格式要求，在普查数据的录入、转换以及数据建库中进行了探讨研究，开发编制了相应的数据录入、转换、检查的软件程序，最大化地实现了数据的可靠转换。经过数据检核复查，实现了普查数据的高效、精确的录入和转换入库。通过在乌鲁木齐市数字化城市管理信息系统一年的运行管理验证，部件点位信息翔实、准确，数据库数据可靠，充分说明系统的部件数据录入、转换入库的工作有效，同时节省了人力，降低了劳动强度，提高了数据录入和转换效率，减少了人为误差，达到了CAD数据无损、自动转换GIS的研发目标。

4.2 建议

在系统的部件数据录入、转换入库的工作中，建议数据录入的检查要及时，一方面是外业普查数据的核实，另一方面是录入数据的完整性、准确性的核查；同时对入库的数据要进行一致性检查，保证内外业数据的准确。同时在野外普查中，外业数据要规范，表达要清晰、完整，保证内业的数据录入、转换入库的准确、可靠。

[1]马立广，张亮.AutoCAD环境下Geodatabase数据转换与可视化操作实现[J].测绘科学，2008，33(5):196～197

[2]艾建，江鹰.AutoCAD与ArcGIS数据转换研究[J].有线电视技术，2008，1:66～67

[3]张叶，孙毅中，陈年松.CAD城市基础数据到GIS转换的有关问题探讨[J].测绘与空间地理信息，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)

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parts；format；conversion；database

1672－8262(2010)02－19－03

P208

B

2009—10—10

龙海奎(1966—)男，高级工程师，从事测绘技术管理和3S技术的应用。