地形图从CAD到MapInfo的转换方法研究

摘要：通过对CAD，MapInfo数据格式的分析，采用MapInfo数据转换机制，阐述一种实现CAD数据到MapInfo数据的无损转换技术。以CAD地形图为原数据，进行实例论证，结果表明转换模型实现了CAD与MapInfo数据间的无损转换。从图层组织、数据要素管理和背景图形方面对各种方法进行了分析研究。

关键词：数据转换；属性；CAD；MapInfo；GIS

中图分类号： C37 文献标识码： A

引言

将CAD数据转为GIS数据是地理信息系统建设中数据采集的关键步骤。数据转换包含2个方面：①数据能否从现有CAD格式转换到选定的GIS格式，并保证其几何空间的要素一致性；②数据能否从现有分层标准和成图方式（数据的编码、分层、接边、符号显示、封闭等）无损地转换到新的分层结构标准和成图方式，并能增加GIS数据要求的内容和属性结构。

一、CAD与MapInfo软件概述

CAD是Autodesk公司为利用计算机技术制图而开发的绘图程序软件包，在国际上现已经成为广为流行的绘图工具，广泛应用于装饰装潢、土木建筑、园林设计、机械设计、电子电路、城市规划、航空航天、服装鞋帽、轻工化工等诸多领域。其具有强大的图形编辑功能、完善的图形绘制功能，具有较强的数据交换能力，可以进行多种图形格式的转换，同时支持多种平台和硬件。

MapInfo是美国MapInfo公司的桌面地理信息系统软件，是一种数据可视化、信息地图化的桌面解决方案。它依据地图及其应用的概念，使用地理数据库技术，融合计算机绘图方法，加入了地理信息系统分析功能，形成了能够为各行各业所用的、极具实用价值的大众化小型软件系统。

CAD与MapInfo的GIS系统对描述同一空间对象的数据模型和语义存在一定的差别，作为二维和三维的图形绘制工具，CAD具有较高的绘图效率和强大的图形编辑功能，主要对自动设计制图的方法与过程进行强调。因此，许多数字化软件和大比例尺地形图测绘软件都是基于CAD二次开发的产品。而MapInfo以信息为中心，同时管理实体的属性信息和空间信息，并强调基于信息的空间分析和应用。

二、CAD与MapInfo数据格式分析

（一）、CAD外部交换文件格式

AutoCAD是具有强大的图形编辑功能和完善的图形绘制功能基础上添加图形处理方面的功能和部分属性管理的功能。CAD中的图形数据是按图层组织空间图形数据，是矢量形式的，带有三维坐标。一个图层可包括比如点类型、线类型、区域类型等不同几何类型的要素。其外部格式是dxf文件，dxf一般为ASCII码文件。CAD的数据组织方式是一个图层，图层组织没有统一的标准包括点、线、面3种元素，而1个图层的GIS只表示1种元素。因此，CAD转换为GIS数据时， GIS数据图层总数几乎是CAD的2倍，1个CAD图层可能转为3或4个GIS图层。而且CAD的分类不够精确，有时只是将同一元素以多个图层的方式出图，才能出图效果更好，如道路这一元素，CAD绘图员将其分为规划路中线、道路中心线、road、road-mid等多个图层。这样繁多复杂的图层关系，转换后对GIS系统的管理分析不利。

CAD交换文件中线状地物都有线型的定义，成图时系统会自动根据编码选择相应的线型，如无相应线型，则默认为CONTINUOUS型，即实线型；CAD交换文件共有POINT，LINE，ARC，CIRCLE，PLINE，SPLINE，TEXT，SPECIAL等八种实体类型。

（二）、MapInfo的文件格式

MapInfo具有快速数据查询、分类、分析等功能。数据是分别使用不同的属性数据和模块存储空间数据，采用混合型的空间数据库结构。在关系数据库的若干属性表中属性数据存储于其中，而以MapInfo的自定义格式空间数据则保存于若干文件之中，通过一定的索引机制联系起来在两者之间。MapInfo数据保存在两个文件中:文本数据包含在．mid文件中、图形保存在．mif文件中。文本数据是分界数据，回车加换行，或者每行一个记录以及行间的回车，或者换行。mif文件有两个区域-数据节和文件头区域。在文件头中保存有关如何创建MapInfo表的信息；图形对象定义保存在数据节中。

（三）、MapInfo的文件转换方法

在以MapInfo软件为平台的港口可视化系统中，一般先利用常规数字化测量手段将地物、地貌形成基于平面直角坐标的CAD图形格式（.dwg），然后再转换成大地坐标系统的MapInfo图形格式（.tab）。

利用软件自带功能将“.dwg”文件转换成“.mif”格式。利用CAD软件将文件进行另存为“.dxf”格式（如图1）。转换时注意：另存文件类型为“AutoCAD R12/LT2 DXF”格式，选择“工具选项DXF选项选择对象”然后确定、保存。

图1

利用MapInfo软件“表转入”功能，转入“.dxf”文件（如图2、3）。转入时注意：a文件类型选择“AutoCAD DXF”；b按照要求分层转入，且“保存属性数据”。

图2

图3

利用MapInfo软件“表转出”功能，转出“.mif”文件（如图4），会生成“.mif”和“.mid”两个文件。

图4

三、GIS与CAD的地理空间数据模型的差异分析

（一）、描述能力对比

地理空间数据模型通过点、线、面描述空间对象，三维空间中增加体要素。地理空间数据模型对实体的描述能力差异较大，不同地理空间数据模型所支持的线类型如表1所示。OGC标准中的几何图元类型包括点、线和面，线的类型仅包括直线一种，Map Guide的几何数据模型遵循OGC的简单要素规范，其线的类型包括直线与圆弧，而AutoCAD，Mapinfo和ISO19107规范的几何数据模型中，线的类型比较丰富，能够描述直线、圆弧、椭圆弧、贝塞尔曲线以及NURBS曲线，而ArcGIS的几何数据模型能够描述直线、圆弧、椭圆弧及贝塞尔曲线，不支持NURBS曲线类型。除此之外，ISO19107还能描述多种类型的线，如测地线、回旋曲线、圆锥曲线等。

表1地理空间数据模型所支持的线类型对比

（二）、几何图元的组合方式对比

在几何图元的组合方式方面，OGC标准中允许同类几何图元组合，如点与点、线与线、面与面，由于其线类型中仅包含直线，所以其线的组合方式仅包括直线与直线的组合，如图1(a)所示；ISO19107规范、ArcGIS，MapInfo的地理空间数据模型支持不同线段类型顺序相连，如图1(b)为直线与圆弧组合；而SuperMap的地理空间数据模型则不允许几何图元的任意组合；MapGuide的地理空间数据模型支持同类几何图元的组合，如多点、多线、多面，同时模型中的异构几何图元类支持不同类型几何图元的组合。与GIS地理空间数据模型相比，AutoCAD的地理空间数据模型除了能够支持同类的几何图元的组合之外，还增加了块的概念，使得不同类型的几何对象可以以块的形式组合为一个整体，可以任意的插入、旋转、删除。

图1几何图元的组合方式图

四、数据属性管理

数据属性管理是图形转换中最重要的部分，为了得到不同要素的属性，必须从．dwg图形文件中提取各类要素的不同标识符，通过不同的标识符来区分各种要素，而后在mid/mif文件中匹配对应的符号，流程如图2所示。以下分别从点、线、面3种不同类型的符号来研究数据转换中的数据属性管理。

图2数据转换流程图

（一）、点要素

地形图中点要素的属性信息主要通过其插入的块名BlockName获得，如电线杆、路灯等。用Map3D的Exportdata转换时，在转换对话框中勾选Blockname，导出的数据属性中将包含点的插入块名。通过所得到的点的块名可以识别点的类型，以此在MapInfo中找到对应的点状物体符号与之匹配。除此之外，利用ArcGIS通过CAD转shp再转min/mif，以及FME软件转换也可得到点的块名。有所不同的是CAD转shp后点的块名被赋值在ref Name字段中，而非Block name。最后一种方法MapInfo自带的转换器，则不能得到点的块名。

（二）、线要素

线要素的属性信息主要是通过线型名Linetype和颜色Color获得，如道路线、围墙、隔离带等。根据不同的颜色和线型可以识别不同线型符号的类别，以此在MapInfo中匹配相对应的线型符号。各种方法中除用MapInfo自带的转换器则不能得到线信息，其他方法都可以得到线要素的线型名和颜色信息。

（三）、面要素

面要素的属性信息主要通过其填充图案区分，如草地、沼泽等。面要素转换前需在CAD中先将图形炸开，而后就能完全转换出原有的填充图形，以此区分各面状图形的属性。如不炸开转换后只有轮廓图形没有填充图案。转换结果区别如图3所示。

图3面要素图形转换

五、基于MapInfo建立GIS数据库的方法

运用MapInfo软件对数据进行转换和处理前，应对需要处理的数据进行必要的分析。分析后发现存在许多问题，如房屋大多未闭合，许多实体没有属性或者属性错误，而且还存在许多没有属性的残点，其结果导致转换后的图形根本不能在MapInfo中清晰地区分空间图形实体，并且在入库时也不能将CAD所提供的实体编码与系统所设计的编码对应起来。这些问题对于将来要进行的基于基础数据GIS空间分析是必须要避免和消除的，否则将影响空间分析结果的可信度。因此，必须对图形数据进行标准化工作，包括以下几方面:1)将CAD图形数据进行正确归层，并将所有地物加入实体编码、面状地物闭合、属性完整性检查、构造辅助边界(闭合)、连接线状要素、注记修改、删除不合理点、线、面和重复实体、自检等。2)运用MAPINFO Universal Viewer对CAD地形图数据检查其属性，将要转换的属性记录下来。3)运用MAPINFO Work bench进行数据转换，需要设计转换流程。

CAD和GIS在数据组织和要素表达上存在诸多不同，直接转换往往会丢失信息，且转换后也不能满足GIS对数据的要求，因此在转换前首先需要对CAD数据按照GIS数据要求进行整编。

1）骨架线与符号一致性处理：地形图上很多地物都有中心骨架线或范围骨架线，如桥梁、电力线等。对于这样的要素，要将骨架线和符号线处理为一一对应，且几何形状一致。 2）注记与被注记要素关系处理：处理好注记与被注记要素的关联，以实现属性的顺利挂接。例如，注记在面内，注记在线上，注记与点相邻最近等。3）标识点、中心线的添加：按照数据建库要求，给居民地、道路之类的要素添加标识点、中心线要素。4）基本拓扑处理：对线划、面域进行基本拓扑处理，尽可能消除线悬挂、重叠线、面等错误。5）接边处理：确保相邻图幅属性和几何接边。

（二）、转换的实施

基于MAPINFO平台开发转换程序对数据进行转换，转换时要同时进行相应的数据检查，单独列出不满足转换条件的图元，以便检查修改。主要转换过程如下：

1）读取DWG文件中每个图元，并根据对照表的设计将其转到GIS数据相应的图层中，同时将从原图属性中的相关属性等赋予该图元。

2）对不同图层作相应处理，同时对要转为属性的注记进行操作，通过注记与图元的关系来获取。

3）第1步转换中出现的错误主要是将图元分到错误的要素类，导致转换中要素的丢失。出现任何错误均应返回到DWG文件进行查找并修改，以保证转换数据的正确性和完整性。

4）第2步转换中出现的任何错误均直接修改GIS数据，同时修改DWG数据，保证2套成果的统一。其错误可能包括：要写为属性的注记与对应图元位置关系错误，要构面的边线不闭合，对岛的处理不符合要求等。

结束语

总之对于道路数据库的背景图形，可以直接用MapInfo 自带的转换器得到地形图的图形信息，作为背景显示，其中包含的面状填充图形，应尽量使用点状填充图案便于转换后得到图形信息。

参考文献

[1] 张恒，刘群．CAD与GIS空间数据转换方法研究［J］．城市勘测，2009，5(3):38-40．

[2] 崔洪波，李井杰，贺智．城市大比例尺CAD数据到GIS数据的转换［J］．测绘与空间地理信息，2009，34(2):34-39．