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CAD和GIS的使用是不同的，然而需要在不同的環(huán)境中共享和重用數(shù)據(jù)是重要的。CAD文件作為GIS數(shù)據(jù)集合中的一個(gè)重要來源，本文將就CAD到ESRI GIS軟件的轉(zhuǎn)換介紹一些相關(guān)的工具和方法。
定義
首先來看看相關(guān)的數(shù)據(jù)類型說明。
CAD文件
常見的CAD文件有AutoCAD?的線畫文件(.dwg)，MicroStation?的設(shè)計(jì)文件(.dgn)，Autodesk的線畫交換格式(DXF)，對(duì)于一個(gè)MicroStation文件這個(gè)文件擴(kuò)展名是可變的。
CAD文件是由諸如顏色、線型、線寬、符號(hào)等靜態(tài)圖形特征組織后的圖層集合，其圖層并沒有象GIS中的圖層那樣組織嚴(yán)密，實(shí)體/元素都包含在一個(gè)單一的文件中，屬性數(shù)據(jù)的主要描述依*圖層和注記。不同的CAD軟件版本對(duì)不同版本的文件格式有各自的實(shí)現(xiàn)（例如AutoCAD 13v,14v,2000v的線畫是彼此不同的），這意味著你在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)需要注意相關(guān)的版本。
DXF文件通常是作為一個(gè)ASCII文件，，也可以存為一個(gè)二進(jìn)制文件方式。CAD文件除了存儲(chǔ)靜態(tài)的圖形數(shù)據(jù)，也可以通過編碼對(duì)應(yīng)屬性的方式來存儲(chǔ)屬性數(shù)據(jù)。在AutoCAD和Microstation中提供了方法用來操作CAD對(duì)象上的相關(guān)屬性數(shù)據(jù)，這些方法中通常都有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，但有少量是用戶自定義的模式，ESRI軟件對(duì)這些自定義的屬性模式的訪問是有限制的。
Coverages
Coverages是一種矢量文件格式，幾何和空間拓?fù)潢P(guān)系存儲(chǔ)在二進(jìn)制文件中，與之相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)則被存放在INFO表或RDBMS中（PC ArcInfo存儲(chǔ)在DBF表中）。Coverages是對(duì)要素類組織后（feature class）的集合,每個(gè)要素類都是一些點(diǎn)，線（arcs），面或者annotation(文本)的集合，用于描述地理要素的Coverage要素類包括point,node,route system,section,polygon和region。一個(gè)或多個(gè)coverage要素被用于構(gòu)造地理要素，例如arcs和node被用于構(gòu)造街道中心線，tic,annotation,link,boundary要素類提供了對(duì)coverage數(shù)據(jù)管理和瀏覽的支持。
Shapefiles
Shapefile也是一種矢量文件格式，但和coverage不同的是shapefile文件不存儲(chǔ)拓?fù)湫畔ⅲ虼讼鄬?duì)其它數(shù)據(jù)格式要較少地占用存儲(chǔ)空間，在顯示和訪問效率上要快許多。通常一個(gè)shapefile由一個(gè)主文件，索引文件和DBASE文件組成，在幾何和屬性基于記錄號(hào)一對(duì)一對(duì)應(yīng)，其數(shù)據(jù)格式ESRI已經(jīng)公開。
ArcSDE簡單要素層
ArcSDE將要素組織為要素類，一個(gè)要素類是一個(gè)/多個(gè)具有相同幾何類型要素的集合，在SDE?3.0時(shí)的提法稱為“layer”。一個(gè)要素是一個(gè)空間對(duì)象（例如一條道路）的幾何描述，定義為一系列的X，Y坐標(biāo)序列和幾何的屬性，要素被存儲(chǔ)在表中一行就是一個(gè)要素。ArcSDE通過一個(gè)或多個(gè)表實(shí)現(xiàn)一個(gè)要素類，這取決于DBMS存儲(chǔ)集合的列類型。ArcSDE不改變已有的DBMS功能或影響當(dāng)前的應(yīng)用程序，，它只是簡單地在表中增加了一個(gè)空間列并為客戶端應(yīng)用程序提供了工具（C/JAVA API），實(shí)際上，它使用和補(bǔ)充了基本的DBMS功能。在ArcSDE中每個(gè)幾何類型都有一個(gè)嚴(yán)格的驗(yàn)證規(guī)則集，用來檢測一個(gè)要素在存儲(chǔ)前是否幾何化正確，在ArcSDE開發(fā)幫助中有對(duì)每種幾何類型驗(yàn)證規(guī)則的描述。
GEODATABASE
一個(gè)geodatabase是DBMS中的一個(gè)空間數(shù)據(jù)知識(shí)庫，它包含了矢量數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)，表以及其它GIS對(duì)象。Geodatabase簡稱為地理數(shù)據(jù)庫，是建立在簡單要素層模型基礎(chǔ)之上的。Geodatabase模型支持對(duì)象-關(guān)系矢量數(shù)據(jù)模型，在這個(gè)模型中實(shí)體被描述為對(duì)象，除具有屬性外，還具有對(duì)象行為和對(duì)象間的關(guān)系。geodatabase支持在系統(tǒng)中創(chuàng)建多種地理對(duì)象模型，對(duì)象類型包括簡單對(duì)象，地理要素（有位置的對(duì)象），幾何網(wǎng)絡(luò)和平面拓?fù)洌▽?duì)象和其它要素的空間關(guān)系）。Geodatabase模型允許你在對(duì)象中定義關(guān)系，使用這些規(guī)則來保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性和一致性，這也是和它簡單要素層的一個(gè)重要區(qū)別。
最簡單的geodatabase模型是一系列獨(dú)立要素層集合，每個(gè)要素層簡單地包含點(diǎn)，線，多邊形或注記，這和SDE3的SDE layers和ArcView的shapefile如何實(shí)現(xiàn)很相似。一個(gè)geodatabase可以由一個(gè)或多個(gè)要素類組成，而一個(gè)要素類則是一個(gè)或多個(gè)具有相同幾何類型的要素集合，擴(kuò)展的規(guī)則和行為被儲(chǔ)存在一個(gè)附加表中，并且也由ArcSDE來管理。
　
集成
對(duì)于使用和共享CAD數(shù)據(jù)ESRI提供了不同的策略，CAD/GIS集成的一種方式是將CAD數(shù)據(jù)作為GIS數(shù)據(jù)集，直接從本地文件讀取CAD線畫并作為一個(gè)有效的GIS數(shù)據(jù)源。
ArcView GIS 3.X(CAD Reader Extension)
ArcView GIS有工具來讀取CAD文件作為有效的GIS數(shù)據(jù)源，這些工具直接讀一個(gè)CAD文件到磁盤。當(dāng)顯示數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)CAD文件被看作ArcView3環(huán)境中的shapefile GIS數(shù)據(jù)源。這個(gè)CAD讀擴(kuò)展支持以下的CAD圖形特征和擴(kuò)展的CAD屬性：顏色，線型，級(jí)別/圖層，塊名/cell名，文本值，文件位置/handle，MSLINK，cell或塊屬性，線寬，高程和實(shí)體類型等。一個(gè)獨(dú)立的線畫在ArcView中被作為一個(gè)或多個(gè)主題，因?yàn)锳rcView GIS只能工作在相同的幾何類型主題中，它需要從CAD文件中提取四個(gè)有效幾何類型（點(diǎn)，線，多邊行，注記）來在ArcView中作為一個(gè)主題顯示，每個(gè)CAD線畫可以象其它主題一樣在ArcView中被多次打開，這樣就可以對(duì)CAD文件中的不同對(duì)象進(jìn)行顯示控制（如對(duì)一個(gè)線畫文件中的道路，水管，水閥等根據(jù)需要進(jìn)行符號(hào)化顯示），類似的方法可以對(duì)AutoCAD或Microstation圖層的可見性進(jìn)行控制。
AutoCAD的塊和Microstation的cell可被作為點(diǎn)，線或多邊形幾何的一個(gè)組成，當(dāng)被作為點(diǎn)幾何或它們的組成幾何顯示時(shí)，塊屬性和cell標(biāo)記值將自動(dòng)地包含在一個(gè)虛擬表中。
ArcGIS（CAD要素類和CAD線畫層）
ArcMap也可以直接瀏覽CAD文件。ArcGIS有兩種方法來對(duì)待此信息，第一種途徑是CAD要素?cái)?shù)據(jù)對(duì)象，這和ArcView 3.x中的CAD Reader Extension很相似。另外一種是作為一個(gè)單獨(dú)的層顯示CAD線畫，用ArcGIS線畫層你可以控制圖層顯示和查詢對(duì)象。AutoCAD塊和Microstation cell可被作為點(diǎn)或者點(diǎn)，線，多邊形幾何的組成來顯示，塊屬性和cell標(biāo)記值將自動(dòng)包含在一個(gè)虛擬表中（當(dāng)你在ArcMap中查找一個(gè)CAD對(duì)象時(shí)可以觀察到）。在ArcGIS中將CAD線畫作為一個(gè)CAD線畫層打開時(shí)，實(shí)體CAD線畫被作為一個(gè)映射層，因此它的符號(hào)是靜態(tài)的不能被修改，只能用于ArcGIS分析或查找。
當(dāng)CAD線畫被作為要素?cái)?shù)據(jù)對(duì)象時(shí)，ArcMap創(chuàng)建了一個(gè)CAD要素類，可以對(duì)該要素類進(jìn)行查詢和分析，使用ArcGIS中標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)編輯器來編輯要素符號(hào)。在ArcMap中，地理屬性被作為一個(gè)圖層來表達(dá)，當(dāng)從CAD線畫創(chuàng)建圖層時(shí)，可以選擇要表達(dá)的線畫層。例如，你可能只想在地圖上看到街道，街道名稱。
在ArcGIS中可以直接訪問多種CAD格式，包括Auto CAD的dwg(到2000版本)，所有ASCII、二進(jìn)制形式的DXF，dgn文件（到版本7）。此外，包含三維坐標(biāo)信息的話也可以象在ArcMap中一樣在ArcScene環(huán)境中顯示。
ArcSDE CAD Client
ArcSDE CAD客戶端是ArcSDE的空間數(shù)據(jù)客戶端，允許用戶依*ArcSDE在AutoCAD或Microstation環(huán)境中存放或取出數(shù)據(jù)并進(jìn)行編輯。CAD客戶端能夠通過多個(gè)ArcSDE服務(wù)同時(shí)訪問不同DBMS中的數(shù)據(jù)，例如在同一時(shí)間訪問一個(gè)ArcSDE for coverage管理的ArcInfo coverage數(shù)據(jù)，一個(gè)ArcSDE for Oracle管理的空間數(shù)據(jù)庫，一個(gè)ArcSDE for SQLServer數(shù)據(jù)庫，也能從ArcGIS Geodatabase中的簡單要素層中訪問數(shù)據(jù)。
相反地，當(dāng)CAD數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)進(jìn)一個(gè)DBMS時(shí)，GIS用戶可以使用ArcSDE客戶端（如MO，ArcGIS等）訪問CAD數(shù)據(jù)的幾何而不需要任何轉(zhuǎn)換，每個(gè)CAD對(duì)象有一個(gè)翻譯后的幾何并作為一個(gè)有效的ArcSDE幾何要素被存儲(chǔ)。一些復(fù)雜的CAD幾何，如橢圓，圓，塊/cell等被翻譯成一些ArcSDE客戶端應(yīng)用程序可以訪問的幾何。
CAD客戶端存儲(chǔ)CAD對(duì)象的一個(gè)二進(jìn)制副本，它包括CAD對(duì)象的一切，象圖形特征、塊定義、塊屬性、標(biāo)記、cell、x-data和其它自定義數(shù)據(jù)。一個(gè)CAD客戶端用戶可以訪問所有ArcSDE管理的數(shù)據(jù)源，不管它在什么地方存放；同樣，GIS用戶也可以直接訪問CAD客戶端用戶存儲(chǔ)的CAD數(shù)據(jù)的幾何，包括ArcIMS?軟件。
ArcSDE CAD客戶端訪問ArcSDE for Coverages和Geodatabase只提供了讀許可。
　
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
CAD數(shù)據(jù)經(jīng)常需要經(jīng)過組織和處理后才能在GIS應(yīng)用程序中可用，ESRI提供了不同的轉(zhuǎn)換工具來幫助用戶在GIS和CAD間更好地使用數(shù)據(jù)。
ArcView GIS 3.x-保存為shapefile
ArcView GIS 3.X(CAD Reader Extension)有一個(gè)內(nèi)嵌的集成工具，根據(jù)屬性/空間選擇標(biāo)準(zhǔn)從一個(gè)CAD文件中選擇一組空間要素，選中的對(duì)象集可以導(dǎo)出為shapefile。使用這個(gè)功能，ArcView 3.x能夠轉(zhuǎn)換CAD文件的CAD對(duì)象到ArcView GIS shapefile格式中。
ArcGIS ArcCatalog-Simple Data Loader
在ArcCatalog中選中一個(gè)要素類并右擊鼠標(biāo)選擇<Load Data>選項(xiàng)時(shí)就打開了Simple Data Loader向?qū)Чぞ?，該工具提供了增加?shù)據(jù)到已有要素類的方法。按照向?qū)崾?，你可以選擇一個(gè)要導(dǎo)入的CAD數(shù)據(jù)源，然后向?qū)⒃试S你映射CAD圖形屬性值到已有的數(shù)據(jù)庫字段。另外該工具還提供了查詢功能用來對(duì)導(dǎo)入源實(shí)體進(jìn)行過濾，然后選中的信息導(dǎo)被增加到要素類中。在運(yùn)用該工具前，地理數(shù)據(jù)庫的要素類必須事先存在。
ArcGIS：ArcMap-Export Data
從ArcMap中使用Export Data工具，一個(gè)選中的CAD要素集可以被導(dǎo)出為shapefile或?qū)С鲞M(jìn)一個(gè)空的geodatabase要素類中。在ArcMap中選擇要導(dǎo)出的CAD要素層，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇Export菜單，缺省的保存方式為shapefile類型。在ArcMap中CAD文本的轉(zhuǎn)換在操作上有些不同，因?yàn)锳rcMap中的CAD線畫文本被作為一個(gè)混合的coverage annotation類型顯示，因此必須使用轉(zhuǎn)換coverage annotation功能來取得CAD文本，導(dǎo)入作為geodatabase annotation。這個(gè)工具沒有在ArcMap標(biāo)準(zhǔn)工具條顯示，需要你在從Label菜單選擇加入到你定義的界面上。
ArcGIS：ArcMap-裁剪和粘貼
加載數(shù)據(jù)到geodatabase要素類的另外一條途徑是在ArcMap編輯會(huì)話期間使用裁剪和粘貼功能，然后就可以將選中的數(shù)據(jù)一個(gè)具有同樣幾何類型的geodatabase要素類中。該方法和ArcCatalog-Simple Data Loader都允許你往一個(gè)已有的要素類中增加數(shù)據(jù)。
ArcGIS：ArcToolbox-CAD到Geodatabase轉(zhuǎn)換工具
ArcGIS提供了一個(gè)CAD到Geodatabase轉(zhuǎn)換工具來轉(zhuǎn)換CAD數(shù)據(jù)到新的geodatabase要素類中，該工具在ArcToolbox和ArcCatalog中都是可用的。ArcToolbox轉(zhuǎn)換工具允許你定義一個(gè)查詢來選擇CAD對(duì)象，然后轉(zhuǎn)換并保存查詢結(jié)果集到一個(gè)新的geodatabase要素類中。不象ArcMap中使用的方法保存數(shù)據(jù)是到一個(gè)已有的geodatabase要素類中，ArcToolbox的轉(zhuǎn)換工具將創(chuàng)建一個(gè)新的要素類作為轉(zhuǎn)換過程的一部分，這樣一個(gè)包含多種圖形特征的CAD文件全部導(dǎo)出時(shí)會(huì)創(chuàng)建多個(gè)要素類。如果需要將多個(gè)線畫轉(zhuǎn)出到一個(gè)geodatabase的要素類中，你需要在ArcMap中使用Geoprocessing Wizard來對(duì)要素類進(jìn)行合并。
使用CAD to Geodatabase Translator功能，CAD文本將被轉(zhuǎn)換到一個(gè)點(diǎn)要素類中。在CAD要素上的變化曲線信息在轉(zhuǎn)換進(jìn)geodatabase被保留，CAD幾何特征和塊/cell屬性也在轉(zhuǎn)換過程中被保留。
ArcSDE CAD Client
CAD客戶端也可以用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，在CAD數(shù)據(jù)到ArcSDE管理的DBMS存儲(chǔ)過程中，CAD客戶端工具將翻譯沒個(gè)CAD對(duì)象的幾何并產(chǎn)生相應(yīng)的ArcSDE要素，而其它ArcSDE客戶端可以直接瀏覽這些ArcSDE要素不需要轉(zhuǎn)換。
　
移植CAD到ArcGIS
關(guān)于從CAD移植到ArcGIS，通常包括兩方面的內(nèi)容：一是CAD到ArcGIS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，二是CAD到ArcGIS應(yīng)用的轉(zhuǎn)換。從CAD數(shù)據(jù)到ArcGI的轉(zhuǎn)換，前面已經(jīng)做了介紹。因?yàn)锳rcGIS Geodatabase模型是建立在簡單要素層基礎(chǔ)之上的，所以CAD到Geodatabase數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換通常是先轉(zhuǎn)為簡單要素層，之后在按照Geodatabase模型的定義進(jìn)行要素類組織合并，定義域，子類型，關(guān)系，幾何網(wǎng)絡(luò)等規(guī)則。從CAD到ArcGIS應(yīng)用的轉(zhuǎn)換目前主要集中在數(shù)據(jù)的原始表現(xiàn)上，因?yàn)橐玫紸rcGIS強(qiáng)大的功能必然要對(duì)CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但也因此以前在CAD環(huán)境下的看到數(shù)據(jù)在ArcGIS環(huán)境下“變了樣子”，這主要由于各自系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)表現(xiàn)方式和相關(guān)符號(hào)庫的不同，數(shù)據(jù)本身并沒有丟失。此問題的解決目前主要集中在兩個(gè)方法，一種是程序?qū)崿F(xiàn)不同系統(tǒng)符號(hào)庫的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)完成相應(yīng)符號(hào)庫的轉(zhuǎn)入。另一種是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行前期處理，個(gè)人覺得這種方法更具有現(xiàn)實(shí)性和易操作性一些。這就是先對(duì)CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼處理工作，使CAD符號(hào)能夠根據(jù)編碼進(jìn)行區(qū)分，然后利用ArcGIS強(qiáng)大的符號(hào)編輯器重新制作CAD相關(guān)的符號(hào)，之后在ArcGIS應(yīng)用中書寫程序根據(jù)編碼規(guī)則匹配相關(guān)的ArcGIS符號(hào)文件進(jìn)行顯示和編輯等。