南方CASS格式数据向常规GIS格式转换方法探讨

　　摘要：南方CASS地形地籍成图软件是基于AutoCAD平台进行二次开发的数字化测图系统。本文讨论CASS软件处理后的地形、地籍数据在AutoCADMap3D平台下通过开发程序把数据转到常规GIS平台的方法。
　　关键词：南方CASS，GIS，数据转换，识别因子
　　1.背景
　　目前，南方CASS软件大量应用于大比例尺地形地籍测绘，因此存在大量CASS格式的数据。而在进行后期数据库建设时，就面临数据转换的问题，虽然数据转换软件很多，而方法对于数据应用的需求尤为关键。
　　本文就南方CASS格式数据在AutoCADMap3D平台下编写程序向常规GIS格式转换的方法进行探讨。
　　2.实现方法
　　实现数据格式转换的流程如下：
　　图表1实现流程图
　　
　　2.1.创建识别表达式
　　如何判断地物对象所对应的GIS对象，这是我们进行数据转换时第一个需要考虑的问题。简单的说，就是要找到地物对象的特征。可以根据这些特征区分出不同的地物对象。这类地物特征，我们称之为识别因子。
　　一般来说，多个识别因子组合在一起，可以确定地物对象。对于一组识别因子，如果它能够确定的对象是唯一的，我们称这组识别因子为唯一识别表达式；如果一组识别因子所对应的对象不唯一，我们称这组识别因子为模糊识别表达式，它所对应的地物对象，称之为模糊对象。
　　依据唯一识别表达式，可以编写程序把对象直接转换为GIS对象。对于模糊对象，需要通过人机交互把对象转换为GIS对象。下表是经常使用到的识别因子，
　　表格1常见识别因子列表
　　识别因子 备注 识别因子 备注
　　对象类型 关键因子 线宽 次要因子
　　图层名称 关键因子 颜色 次要因子
　　线型名称 关键因子 注记高度 次要因子
　　块名 关键因子 注记样式 次要因子
　　CASS属性代码 关键因子 注记宽高比 次要因子
　　2.1.1.对象类型
　　AutoCAD包含多种不同对象类型，南方CASS使用到的类型并不多，常用的有如下几种对象类型：
　　表格2常用对象类型列表
　　对象类型 说明 对象类型 说明 对象类型 说明
　　ARC 线对象 LINE 线对象 POLYLINE 线对象
　　CIRCLE 线类型 LWPOLYLINE 线对象 SHAPE 点对象
　　ELLIPSE 线对象 MLINE 线对象 SPLINE 线对象
　　INSERT 点对象 MTEXT 注记对象 TEXT 注记对象
　　2.1.2.图层名称
　　南方CASS使用到的图层名称列表如下：
　　表格3南方CASS图层列表
　　图层名称 说明 图层名称 说明 图层名称 说明
　　ASSIST 骨架线层 GXYZ 管线设施层 SXSS 水系设施层
　　DGX 等高线层 JJ 境界线层 TK 图框层
　　DLDW 独立符号层 JMD 居民地层 ZBTZ 植被层
　　DLSS 交通设施层 JZD 界址点层 ZDH 展点号层
　　DMTZ 地貌土质层 KZD 控制点层 ZJ 汉字注记层
　　DSX 等深线层 MJZJ 面积注记层  
　　GCD 高程点层 SJW 三角网层  
　　2.1.3.线型名称
　　南方CASS定义的线型名称近百个，少量线型名称对应唯一的地物对象，大部分线型名称对应多个地物对象。
　　表格4南方CASS线型名称（部分）
　　线型名称 说明
　　72b 地面下的通信线
　　912a 省.直辖市已定界
　　continuous 实线，如一般房屋、游泳池、高速公路、等高线首曲线等
　　hs 线状园地、行树、花圃等
　　tl1 依比例一般铁路、依比例电气化铁路、不依比例缆车轨道等
　　wall 依比例围墙、防洪墙等
　　x5 破坏房屋、架空房屋、门廊、架空烟道、过街地道等
　　2.1.4.块名
　　南方CASS定义的块名二百多个，基本上每个块名都可以对应唯一CASS地物对象。
　　表格5南方CASS块名（部分）
　　块名 说明 块名 说明
　　gc004 蒙古包 gc098 旗杆
　　gc021 假石山 gc138 卫生所
　　gc092 石油.天然气井 gc170 电杆
　　gc093 钻孔 gc183 高柱色灯信号机
　　gc097 路灯 …… ……
　　2.1.5.CASS属性代码
　　南方CASS定义的属性代码近九百个，基本上每个CASS属性代码可以唯一对应CASS地物对象。CASS属性代码是最关键的识别因子。
　　表格6南方CASS属性代码（部分）
　　CASS属性代码 说明 CASS属性代码 说明
　　131100 三角点 158702 坟群边界
　　141101 一般房屋 164300 小路
　　144500 篱笆 171400 电线架骨架线
　　152700 烟囱 181103 流向
　　154600 学校 ….. …...
　　2.1.6.其它次要的识别因子
　　对于次要的识别因子，大部分情况都是可以忽略的，只有当一组关键因子不能唯一识别地物对象，而补充上线宽、颜色等次要因子时，可以建立唯一识别表达式时才会用到。
　　2.1.7.识别表达式
　　根据CASS对象属性及转换后的对象要求，进行识别表达式定义。可能出现多种CASS对象转换为一类对象，如混房屋、砖房屋都转换为一般房屋；也可能出现一个对象转换为多类对象，如泉水转换为温泉、矿泉、硫磺泉、喷泉等，需要对CASS对象和转换后的对象进行一一比对。定义的识别表达式如下表所示：
　　表格7识别表达式
　　对象 类型 定义
　　GPS点 唯一 ((LAYEROBJECTTYPENAME)("KZD""INSERT""gc168"))
　　学校 唯一 ((LAYEROBJECTTYPENAMEXDATA)("DLDW""INSERT""gc136"(("SOUTH"(1000."154600")))))
　　温泉 模糊 ((LAYEROBJECTTYPELINETYPE)("SXSS""LINE,POLYLINE,LWPOLYLINE""Continuous,BYLAYER"))
　　矿泉 模糊 ((LAYEROBJECTTYPELINETYPE)("SXSS""LINE,POLYLINE,LWPOLYLINE""Continuous,BYLAYER"))
　　2.2.数据预处理
　　AutoCAD本身支持的对象类型，在一些GIS软件中是不存在对应的类型的。这就要求把GIS软件不支持的对象，转换为简单的点、线、面对象，方便转换为GIS格式数据。
　　部分GIS软件甚至不支持弧、圆等对象，针对转换后要求的格式，还需要先对此类对象转换为简单的点、线、面对象。
　　2.3.地物对象的识别与转换
　　地物对象的识别与转换分为两种模式：可以唯一识别的对象，使用计算机直接识别转换；无法唯一识别的对象，使用人机交互识别转换。
　　先根据定义好的唯一类型识别表达式进行计算机直接识别转换，再检索未识别的对象，进行人工交互识别，直至所有对象识别完毕。
　　对识别过的对象，需要设置已识别的标志，并添加转换过的属性，常见的保存属性的方法有：1、自定义XDATA扩展属性数据；2、数据词典；3、AutoCADMap3D的对象数据。前两者需要自定义并解释，AutoCADMap3D的对象数据可以直接定义表并设置属性，使用相当简单。
　　表格8对象属性
　　对象 属性
　　GPS点 (("控制点层"(("KZDMC"."")("KZDDJ"."")("X".'X)("Y".'Y)("KZDGC".'ELEV)("KZLX".130020))))
　　学校 (("地物点层"(("LAYERNAME"."Facility")("CLASS_ID".346020))))
　　温泉 (("水体线层"(("LAYERNAME"."Water")("CLASS_ID".653111))))
　　矿泉 (("水体线层"(("LAYERNAME"."Water")("CLASS_ID".653211))))
　　对识别过的对象，除了设置转换后的属性和添加识别标志之外，有时候还需要进行一些其它处理。如设置拓扑关系标志，把一般房屋设置为房屋面的边，房屋结构注记设置为房屋面的质心，用来进行后续的拓扑关系构建。
　　2.4.构建拓扑关系
　　南方CASS本身没有提供拓扑处理功能。可以使用AutoCADMap3D的拓扑处理功能构建拓扑关系。
　　构建拓扑关系过程中，可以根据属性选择转换后的拓扑边界和拓扑质心，构建拓扑关系。也可以在转换过程中，对要创建拓扑关系的对象，先设定标志，根据标志选择对象构建拓扑。相对来说，小数据量时，使用前者，对软件维护更简单；数据量较大时，使用后者处理更方便。
　　2.5.地物对象转换为GIS对象的方法
　　对于转换后的数据，可以使用AutoCADMap3D平台的输出功能，转换为常见的GIS格式数据，如SHAPE。在实践过程中已经发现，部分对象的转换有缺陷，如圆对象作为拓扑面的边界时，转换后的数据会出现重叠的两个圆。
　　也可以通过编写程序实现数据转换，通过程序实现转换的可控性更好。
　　3.存在的问题及处理方法
　　3.1.原始数据质量问题
　　大部分使用CASS软件生成的数据，只满足图面要求，均没有严格定义GIS检查规则，很容易出现不符合GIS规范的错误。常见数据质量问题如下：
　　1、对象本身属性错误或者不合理，如对象放到错误的图层或者线型名称、线宽、颜色、块名错误；高程点、等高线的高程值异常等。
　　2、地物对象的CASS属性或代码错误或者不合理，如错误的代码，未定义的代码，无代码，地物对象的代码与地物本身不对应、属性与注记不一致等。
　　3、多余的对象，如在作业过程中使用的辅助对象或者标记对象，插入的块或外部参考等。
　　4、错误的对象，如无内容的注记。
　　以上问题可以通过规范化作业流程，严格进行CASS图形实体检查得以改善。
　　3.2.拓扑错误
　　在南方CASS中，重叠对象均多次采集，存在对象间出现微小错位的情况，造成如房屋交叉、宗地重叠、房屋边线与宗地有微小缝隙等拓扑错误。
　　此类情况在南方CASS中难以发现，可以使用支持拓扑关系的AutoCAD版本（如AutoCADMap）进行检测并修改，也可以在转换成功之后，使用GIS软件进行处理。后者的处理流程更简单，效率更高。
　　4.影响识别转换的因素
　　能够有效提高自动转换的因素：
　　1、原始数据质量
　　原始数据越规范，自动转换的效果越好。
　　2、转换后GIS对象分类情况
　　转换后GIS对象分类越细，能够自动识别的效果越差；分类越少，计算机识别转换的效果越好。
　　3、识别表达式
　　识别表达式定义细节超明确，计算机识别转换的对象越多。
　　5.优势与不足
　　相对于目前行业内已经出现的转换方式，本方法有以下优点：
　　1、 可以根据项目要求进行自定义。
　　2、 数据识别转换效率高。
　　3、 可以直接设置转换后的属性。
　　4、 可以进行人机交互识别，转换所有对象。
　　本方法也存在一些不足之处，如：
　　1、 定义识别表达式的人员需要非常熟悉南方CASS软件和AutoCAD平台。
　　2、 转换过程效率受数据量的影响极严重，大块的数据需要细分为多块进行处理。
　　6.应用情况
　　本文所述方法，已经成功应用于江苏省无锡市、广西柳州市的地形数据入库工作。并在第二次土地调查项目中，已经应用到广西玉州区、兴宾区、容县等九个县区的城镇地籍数据库建设，取得极好的成绩。
　　
　　【参考文献】：
　　1、CASS2008参考手册
　　2、AutoCAD2006DXF参考