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GIS空间数据转换为DXF格式的方法研究 摘 要： GIS空间数据具有多源性的特征，为数据综合利用和数据共享带来不便，解决多格式数据源集成一直是近年来GIS应用系统开发中需要解决的重要问题[5]。DXF格式作为一种空间数据转换的事实上的标准，对于GIS软件来说，实现两者的数据转换具有重要意义。本文分析了GIS空间数据与AutoCAD数据模型的组织特征，在比较分析的基础上设计了转换方案，并就实现过程中的关键技术进行了论述。 关键词：GIS DXF 空间数据 数据转换 1 引言 与其它IT产业不同的是，GIS产业更强调数据[9]。随着GIS建设与应用的逐步深人，空间数据逐渐表现出多样化的特征，其原因首先是由于空间数据获取手段的多源性；其次是空间数据本身的多尺度以及时空特征；再次是长期以来GIS应用系统多数都处于以具体项目为中心孤立发展的状态中，各个系统的数据模型与数据结构不一致，并有可能存在语义理解上的不同。面对众多不同格式的空间数据，对于自主版权的GIS软件来说，一般都希望能够跟其它的系统进行数据交换，尤其是与主流平台之间的数据转换。目前AutoCAD作为一种计算机辅助制图和设计软件而广泛应用于许多行业，它的对外交换格式DXF已成为大多数制图及GIS软件进行数据交换的事实上的标准格式之一。因此，实现基于DXF格式的空间数据转换对于自主版权的GIS软件来说，无论从数据共享或软件集成的角度都具有重要意义。 2 GIS与AutoCAD系统数据模型 2.1 GIS空间数据的组织特征 GIS的操作对象是空间数据，它具体描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征。空间特征是指地理实体的空间位置、拓扑关系和几何特征；属性特征表示地理实体的名称、类型和数量等；时间特征指实体随时间而发生的相关变化[4]。根据地理实体的空间图形表示形式，可将空间数据抽象为点、线、面三类元素，它们的数据表达可以采用矢量和栅格两种组织形式。GIS空间数据主要采用空间分区、专题分层的数据组织方法, 一般可分为图形、属性、注记、符号数据[1]，其中图形数据指地理实体的空间位置和形状，可用几何对象来描述，包括点、折线、圆、圆弧、椭圆、椭圆弧、bezier曲线、样条曲线等。GIS空间数据的组织情况如图1所示。 图1 空间数据组织 2.2 AutoCAD系统数据组织特征及DXF格式分析 AutoCAD是一种通用绘图系统，图形编辑功能很强。系统按图层组织空间图形数据，由多种绘图实体组成，其实体采用3维坐标描述，实体间不具备拓扑描述信息[3]。虽然它与GIS都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统存储和处理的对象是能以图形表示的各种地理数据，即地理数据中可用定位图形来表示的部分；属性库功能弱，不能存储足够多的属性信息，地图图层和注记标注是基本的属性描述[7]；当然更不具备GIS的空间分析和决策支持的能力。 DXF格式是AutoCAD 图形文件中所包含的全部信息的标记数据的一种表示方法，本质上是由成对的组码和与组码关联的值组成，组码的值表明了其后数据元素的类型，也指出了数据元素对于给定对象或记录类型的含意[8]。典型的DXF文件有六个节组成：标题节、类节、表节、块节、实体节和对象节[6]。实体节中定义了各个对象实体，包括点、三维多义线、多义线、平行线、圆、圆弧、椭圆、填充、块、文本、图像等；其基本数据包括对象的名称、句柄、图层名、颜色值、线型名、线型比例、线宽、厚度、扩展数据等属性信息以及对象的坐标信息，实体节是转换的核心部分。 3 转换思想 基于GIS空间数据与CAD系统数据的不同特点，转换时需解决两个问题：一是GIS空间数据的各种类型能否转入到CAD系统，它们之间有怎样的对应关系；二是要对目标文件DXF格式的数据模型和数据结构进行全面的分析，尤其要掌握某些至关重要的细节，这样才能保证成功创建DXF文件。 经过分析，转换思路如下： ①CAD 系统要求按图层组织数据，这与GIS空间数据的组织方式不矛盾； ②由于CAD 系统本身数据模型的限制，空间数据的拓扑关系信息会损失； ③GIS空间数据的各种数据类型如图形数据、属性数据、注记数据、符号数据及栅格结构的数据与DXF格式中数据的对应关系如图2。 图2 空间数据与DXF文件转换的对应关系 根据以上思想，运用UML在Rose工具中为GIS应用系统设计“DXF数据转换功能”的类结构图如下： 图3 数据转换类结构图 其中，IDXFEntity是GIS空间数据的转换接口，类CGISDataConvert是GIS应用系统的数据转换类，它从IGISDataSet接口中获取系统的空间数据，按照图2所示的对应关系对数据经过分析处理后，放入转换接口IDXFEntity，其它创建DXF实体及生成DXF文件的任务由面向DXF格式设计的实体基类及各个