城市基础地理数据入库系统研究与实现

林国云

摘要：本文对CAD数据模型和GIS数据模型间的差异性进行了分析研究，提出了CAD数据模型向GIS数据模型转换的必要性、可行性，并在在基于.NET框架下，利用C#和ArcObjects编程，实现了CAD数据模型向GIS数据模型转换。

关键词：CAD数据模型 GIS数据模型 ， ArcObjects ， Geodatabase Staging Geodatabase

Abstract: in this paper, the CAD data model and the GIS data model of the differences between the studies, and puts forward the CAD data model to GIS data model transformation of necessity, feasibility, and based on the.net framework, using using c # and ArcObjects programming, realize the CAD data model to GIS data model transformation.

Keywords: CAD data model GIS data model, ArcObjects, Geodatabase Staging Geodatabase

中图分类号 P413 文献标识码：A文章编号：

1引言

当前在我国，基础测绘数据存在的形式主要是CAD数据，CAD数据和GIS数据之间具有重大的差别，不能直接应用于GIS系统中，必须通过一定方式将其转换到GIS空间数据库中，成为GIS软件能够利用的格式。尽管大部分GIS软件都提供了数据格式转换功能，但是由于CAD软件在数据存储、图元定义、管理风格等方面同GIS软件的差别，格式转换的效果不尽如人意。要解决的核心问题就是CAD数据要进入GIS系统，如何转换、组织和管理。

单纯的CAD数据不能直接输入像Arc/Info这样的地理信息系统中去。因为仅仅要去掉已数字化的各种非比例尺和半比例尺图式符号而改为输入属性这一动作，就比重新按GIS要求进行数字化还要费时。因此，这种以机助制图为应用目的而建立的CAD数据库，显然难以满足GIS专题信息提取、空间分析、数据挖掘与应用。但是建立这类CAD数据库耗费了大量的人力物力，完全放弃这些数据而重新按GIS要求数字化建库无疑是很大的浪费，因而实现CAD数据向GIS空间数据库的转换具有重要的现实意义与经济价值。

2 CAD数据模型和GIS数据模型的差异性分析

2.1 CAD数据模型

CAD数据模型用二制文件存储地理数据，用点、线、面描述空间实体，几何要素与相关的颜色、形状等属性存放在一起，而图层和注记号则是它对属性的主要表达方式。

空间数据不存贮在数据库中，并且缺乏对属性数据的支持是CAD数据模型给GIS软件开发和GIS数据共享带来的主要困难。

2.2 CAD功能及特点

⑴CAD系统提供交互式的图形处理功能，以辅助象建筑、VLSI等人造对象的设计，其主要特点是设计者与计算机模型的交互。

⑵CAD强调几何造型，因而有点、线、面、弧、圆等多种因素。在GIS中空间数据元素则主要是点、线、面，很难构建真三维空间实体。

⑶CAD偏重于对组成图形的要素的编辑、修改，GIS侧重于分析功能，导致二者的数据库不同。

⑷CAD中的拓扑关系较为简单。而GIS的基本要素点、线、面和体之间具有邻接、关联和包含的拓扑关系。

⑸CAD具有处理GIS空间数据的大部分功能，而将空间与属性数据聚合成一个整体进行处理与分析就成为GIS的主要功能，在分析功能上的差别是GIS与CAD最大的差异。运筹学、拓扑学拓展了GIS的分析功能，使之成为GIS的核心功能。利用分析功能，GIS可以实现空间数据和属性数据的互动；通过空间拓扑分析可以对信息的特征属性进行合并或在空间上进行联结

2.3GIS数据模型

数字地形图是以地图生产为目的的。而GIS是专门用于采集、存储、管理、分析和表达空间数据的信息系统，它既是表示、模拟现实空间世界和进行空间数据处理分析的工具，也是一门关于空间信息处理分析的科学。GIS空间数据建模的基本任务是，针对所研究的空间现象或问题，描述GIS的空间数据组织，设计GIS空间数据库模式，这包括定义空间实体及其相互关系，确定数据实体或目标及其关系，设计在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构等。

一般而言，GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个有机联系的层次所组成。其中概念数据模型是关于实体及实体间联系的抽象概念集，逻辑数据模型是表达概念数据模型中数据实体(或记录)及其间关系，而物理数据模型则是描述数据在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构。

2.3.1 GIS空间数据库模型

GIS空间数据模型的概念模型是考虑用户需求的共性，用统一的语言描述和综合、集成各用户视图。目前广为采用的数据模型是基于平面图的矢量数据模型和基于连续覆盖的栅格数据模型。逻辑数据模型是根据前述的概念数据模型确定的空间数据库信息内容(实体及相互关系)，具体表达数据项、记录等之间的关系，因而可以有若干不同的实现方法。一般来说，可将空间逻辑数据模型分为采用结构化模型和面向操作的模型两大类。逻辑数据模型并不涉及最底层的物理实现细节，但计算机处理的是二进制数据，必须将逻辑数据模型转换为物理数据模型，即要设计空间数据的物理组织、空间存储方法、数据库总体存储结构等。

2.3.2 GIS矢量数据模型

GIS矢量数据模型属于GIS空间概念数据模型范畴。矢量数据模型强调离散现象的存在，由边界线(点、线、面)来确定边界。它将现象看作原型实体的集合，且组成空间实体。在二维平面内，原型实体是点、线、面。矢量模型的表达源于原型空间实体本身，通常以坐标来定义。一个点的位置可以二维或三维中的坐标的单一集合来描述：一条线通常由有序的多个坐标对集合来表示，一个面通常由一个边界来定义，而边界是由形成一个封闭的环状的一条或多条线所组成。

矢量数据模型记录的是空间实体的空间信息，而属性信息则由GIS属性表存储，二者以唯一标识(内部ID)相连接。所以几何数据、属性数据和唯一标识符构成了GIS矢量空间数据的一般内容。这些内容中有部分与一般计算机图形处理技术相通，但是地理属性数据及其通过唯一标识符与几何数据相挂连关系以及地理空间参考是一般计算机图形学所没有的，是GIS的特色内容。

3基础地理数据库模型的设计

Geodatabase模型是ESRI公司在ArcGIS中推出的一种新型的面向对象的空间数据库模型。它采用面向对象技术将现实世界抽象为由若干对象类组成的数据模型，每个对象类有其属性、行为的规则，对象类间又有一定的联系。Geodatabase按层次将地理数据组织成数据对象，并存储在要素类、对象类和要素集中。Geodatabase是要素数据集、栅格和TIN数据集的集合。所有空间的、拓扑的和属性数据都存贮在关系数据库的表中。Geodatabase包含的是连续的地理范围，行为通过规则或为特定要素类编写的代码与要素紧密结合在一起。Geodatabase数据模型便于GIS数据处理 3.1 CAD导入Geodatabase