DWG数据转GIS数据在Web中的实现

杜红涛 何旭海 张华 庞玉良

（洛阳鸿业迪普信息技术有限公司，河南 洛阳 471003）

GIS 平台在空间规划数据分析、编制、实施监督预警等工作中作用巨大，能够快速对数据进行建模、分析、处理。现阶段，空间规划编制成果有很大一部分是DWG 格式的数据。根据自然资源部要求，空间规划的最终成果要提交GIS 格式的数据，因此，亟须将DWG 格式的数据转换为GIS 格式。

1 概述

在Web 中实现DWG 数据向GIS 数据的转换主要体现在客户端和服务器。客户端采用Web Services 技术实现数据上传，服务器采用Teigha.Net 和ArcGIS Engine 技术将DWG 数据转换为GIS 数据。

Web Service 是一个平台独立、低耦合、自包含、基于可编程的Web 的应用程序。

Teigha.Net SDK 由开放设计联盟（Open Design Alliance，ODA）提供，是基于.Net 语言开发的软件开发包[1]。

ArcObjects SDK 由 美 国ESRI（Environmental Systems Research Institute，Inc.美国环境系统研究所公司）推出，是为编程人员开发客户化应用程序提供的组件包。

DWG 数据是由AutoCAD、中望CAD、浩辰CAD 等CAD 设计软件生产的数据，主要有DWG、DXF 两种数据格式[3]。

GIS 数据是由ArcGIS 等GIS 设计软件生产的数据，常用的GIS 数据类型有栅格数据和矢量数据两种类型[4]。栅格数据的主要格式有.jpg、.png、.tif 等；矢量数据的格式主要有Shapefile（矢量图形）、Personal Geodatabase（个人空间数据库）、File Geodatabase（基于文件格式的数据库）和ArcSDE Geodatabase（企业级空间数据库）。本文所说的GIS数据是指矢量数据。

DWG 数据常用的图元类型有：直线、多段线、圆弧、圆、椭圆弧、椭圆、面域、填充、块、属性块、单行文字、多行文字、组。GIS 数据常用的要素类型有：点、多点、线段、圆弧、椭圆弧、多段线、多边形、圆、椭圆等。

DWG 数据和GIS 数据是由两种不同软件平台生产的数据，因此需要先确定两种数据之间图元的对照关系（如表1 所示），才能够实现数据转换。

表1 DWG数据图元和GIS数据图元对应关系

2 数据上传

本文主要基于.NET 技术和Web Services 技术实现数据上传。

用户选择DWG 数据后，客户端将DWG 数据转为二进制数据流，通过POST 的方法传到服务器，服务器如果正确接收到DWG 数据，则对DWG 数据进行转换。数据上传流程如图1 所示。

图1 数据上传流程

3 数据转换

DWG 数据向GIS 数据转换的过程主要包括图形数据转换、属性数据转换、特性数据转换。具体步骤如下：

（1）使用Teigha.Net SDK 打开需要转换的DWG 数据，并获取DWG 数据中的块表记录（BlockTableRecord）[5]。

（2）根据表1 中DWG 数据图元和GIS 数据图元对应关系构建DWG 数据和GIS 数据的转换通道。

（3）循环解析块表记录中的DWG 数据并获取转换参数，根据转换参数使用ArcObjects SDK 创建GIS 数据。在图形转换过程中，为保证DWG 数据的完整性，需要将DWG 图元的特性转为GIS 要素的属性；如果DWG 图元存在扩展属性，则同步将DWG 图元的扩展属性转为GIS 要素的属性。具体转换流程如图2 所示。

图2 DWG数据和GIS数据转换流程

3.1 DWG 文件解析

使用Teigha.Net 接口打开DWG 数据，获取DWG 数据中的块表记录，遍历块表记录中的DWG 图元，获取需要转换的DWG 数据。

打开DWG 文件：

3.2 图形数据转换

解析DWG 图元是为了获取GIS 数据创建时需要的参数，创建不同类型的GIS 数据所需要的参数不同。下面以多段线和面填充为例说明图形数据转换的步骤。

3.2.1 DWG 多段线数据转换

DWG 多段线由直线或圆弧组合而成，首先，使用Teigha.Net 将DWG 多段线分解为图元集合（集合中包括直线、圆弧） ；其次，逐个解析并转换直线和圆弧数据；最后，将转换的直线和圆弧数据组合为GIS 多段线段集合（SegmentCollection）。DWG 多段线图元转换为GIS 数据线要素转换流程如图3 所示。

图3 DWG多段线图元转为GIS数据线要素

（1）解析多段线数据

使用Teigha.Net 将DWG 多段线分解为图元集合（集合中包括直线、圆弧）。((OdDbEntityPtr)pPolyline)->explode(entitySet);

遍历多段线，获取直线的起点坐标和终点坐标，圆弧的起点坐标、终点坐标、圆心角。

（2）直线数据转换

GIS 数据的直线要素由起点坐标（X、Y、Z）和终点坐标（X、Y、Z）构造。

使用Teigha.Net 获取直线的起点和终点坐标，通过ArcGIS Engine API 实现对GIS 直线要素的重构。

构建GIS 直线数据：

iLine->PutCoords(iPointStart,iPointEnd);

（3）圆弧数据转换

GIS 数据的圆弧要素是由圆弧起点坐标（X、Y、Z）、圆弧终点坐标（X、Y、Z），以及起点到终点的方向是否为逆时针、圆心角构造。

具体构造方法如下：

使用Teigha.Net 获取DWG 圆弧的起点坐标（X、Y、Z）、终点坐标（X、Y、Z）、起点角度、终点角度，计算得到圆心角。使用ArcGIS Engine API 实现对GIS 圆弧要素的重构。

构建GIS 圆弧要素：

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

（4）GIS 数据

使用ArcGIS Engine API段集合 （SegmentCollection）的方式构造线要素，然后将转换后的直线要素、圆弧要素进行拼接。

构造线要素：

ISegmentCollectionPtr ipGonColl(CLSID_Polyline);

GIS 数据拼接：

ipGonColl->AddSegment(ipSegment);

3.2.2 DWG 面域填充数据转换

DWG 面域填充无法矢量化，第一步：需要将面域填充转换为闭合多段线；第二步：使用Teigha.Net将DWG 多段线分解为图元集合（集合中包括直线、圆弧）；第三步：逐个解析并转换直线和圆弧数据；第四步：将转换的直线和圆弧数据组合为GIS 面域段集合（SegmentCollection）。DWG 面域填充图元转换为GIS 数据面域要素的流程如图4 所示。

图4 DWG面域填充数据转为GIS数据面域要素

（1）面域填充转为闭合多段线

使用Teigha.Net 遍历面域填充边界，将填充边界组合为闭合多段线。

（2）解析多段线数据

使用Teigha.Net 将DWG 多段线分解为图元集合（集合中包括直线、圆弧）。((OdDbEntityPtr)pPolyline)->explode(entitySet);

遍历多段线，获取直线的起点坐标和终点坐标，圆弧的起点坐标、终点坐标、圆心角。

（3）直线数据转换

GIS 数据的直线要素由起点坐标（X、Y、Z）和终点坐标（X、Y、Z）构造。

使用Teigha.Net 获取直线的起点和终点坐标，通过ArcGIS Engine API 实现对GIS 直线要素的重构。

构建GIS 直线数据：

iLine->PutCoords(iPointStart,iPointEnd);

（4）圆弧数据转换

GIS 数据的圆弧要素由圆弧起点坐标（X、Y、Z），圆弧终点坐标（X、Y、Z），起点到终点的方向是否为逆时针、圆心角构造。

使用Teigha.Net 获取DWG 圆弧的起点坐标（X、Y、Z）、终点坐标（X、Y、Z）、起点角度、终点角度，计算得到圆心角。使用ArcGIS Engine API 实现对GIS 圆弧要素的重构。

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

（5）GIS 数据

使用ArcGIS Engine API 段集合（SegmentCollection）的方式构造面域要素，然后将转换后的直线要素、圆弧要素进行拼接。

构造线要素：

ISegmentCollectionPtr ipGonColl(CLSID_Polygon);

GIS 数据拼接：

ipGonColl->AddSegment(ipSegment);

3.3 属性数据转换

为了保证DWG 数据的完整性，本文在DWG 数据向GIS 数据转换过程中，将DWG 数据的扩展属性转换为GIS 要素的属性信息，同时设计了DWG 图元的特性和GIS 图元的对应关系（如表2 所示）。

表2 DWG图元特性和GIS要素属性对应关系

DWG 图元的特性和扩展属性都是以链表的形式保存在xData 中，需要获取DWG 图形的属性链表，然后遍历解析链表信息，根据DWG 特性的CODE 值和链表的类型，最终得到所有属性信息。

获取DWG 图元的XData 得到属性链表：

遍历属性链表获取属性信息：

GIS 数据是以空间信息表的形式进行存储的，图形数据和属性数据作为表记录存储在空间信息表中。对GIS 要素的属性操作，需要先获取表结构信息，然后将相应的属性值记录到表中。

获取GIS 要素属性表：IFieldsPtr ipFields;

3.4 数据输出

GIS 数据有两种存储方式，即：本地文件存储、数据库存储[7]。本文采用数据库存储方式来存储GIS数据。具体的输出步骤为：首先连接GIS 数据库，然后将构建的GIS 图形数据、GIS 要素属性数据逐条插入GIS 空间信息表中。数据输出方法如下：

4 结束语

本文通过对DWG 数据和GIS 数据图元对应关系的研究，采用Teigha.Net API 技术对DWG 数据进行解析，提出了图形分解、重组方法，以提高数据转换精度。在数据转换过程中，采用ArcGIS Engine API 技术实现DWG 数据的完整转换。此外，还基于Web Service技术，利用服务器强大的计算能力，提高转换效率。