AutoCAD地形图数据转换为GIS空间数据的技术研究与应用

AutoCAD地形图数据转换为GIS空间数据的技术研究与应用（通用3篇）

AutoCAD地形图数据转换为GIS空间数据的技术研究与应用 篇1

AutoCAD地形图数据转换为GIS空间数据的技术研究与应用

为了高效地建立地理信息数据库,经常要将各类数字地形图数据转换为符合GIS要求的.数据.以AutoCAD数据为例,介绍批量修改GIS基础图形数据的方法,分析CAD与GIS之间数据转换的各种模式,提出应用GIS数据中间件来实现CAD与GIS数据的无缝转换.并提出数据转换过程中的质量控制的办法.

作 者：陈能 施蓓琦 CHEN Neng SHI Bei-qi 作者单位：上海师范大学,上海,34刊 名：测绘通报 ISTIC PKU英文刊名：BULLETIN OF SURVEYING AND MAPPING年，卷(期)：“”(8)分类号：P208关键词：AutoCAD GIS 数据转换

AutoCAD地形图数据转换为GIS空间数据的技术研究与应用 篇2

关键词：GIS,空间数据挖掘,可视化

1 空间数据挖掘的概念

空间数据包括了空间属性数据和非空间属性数据, 空间属性描述了空间拓扑关系和方位、距离等关系, 空间属性数据按照空间索引结构存储和查找。空间数据挖掘 (Spatial Data Mining, SDM) 指的是从空间数据库中抽取隐含的知识、空间关系或非显式地存储在空间数据库中的其它模式等[1]。从空间数据中提取信息, 提取的信息包含了复杂的空间关系, 因此空间数据挖掘与其他数据挖掘方法上有其独有的特点。空间数据挖掘需要综合数据挖掘与空间数据库技术。空间数据挖掘可用于对空间数据的理解, 空间关系和空间与非空间数据间关系的发现, 空间知识库的构造, 空间数据库的重组和空间查询的优化。

空间数据是地理信息系统的重要数据, 可以是地表在地理信息系统中的二维投影, 也可以是多维的立体数据。由于雷达、卫星、传感器等技术的飞速发展, 空间数据的数量、大小和复杂性都在快速地增加, 出现GB, TB甚至于PB级的海量数据, 获取实质性有用的数据, 就需要空间数据挖掘技术。所以空间数据挖掘就是处理空间数据的技术方法, 是挖掘出隐藏在空间数据库中的非显性知识、空间关系等。GIS从本质说是一个空间数据管理系统, 将空间数据挖掘技术应用于GIS, 是将GIS中的数据转化成知识的有效方法。

1989年8月, 在美国底特律市召开的第一届国际联合人工智能学术会议上, 首次出现了从数据库中发现知识 (knowledge discovery in database, KDD) 的概念。1994年, 在加拿大渥太华举行的GIS国际学术会议上, 李德仁院士首次提出了从GIS数据库中发现知识 (knowledge discovery from GIS, KDG) 的概念, 并系统分析了空间知识发现的特点和方法, 认为它能够把GIS有限的数据变成无限的知识, 使GIS成为智能化的信息系统。1995年, 在加拿大召开的第一届知识发现和数据挖掘国际学术会上。又出现了数据挖掘 (data mining, DM) , 后又相继出现了数据发掘、数据开采、数据采掘、知识提取、信息发现等。同时, 李德仁院士也把KDD进一步发展为空间数据挖掘和知识发现, 系统地研究或提出了可用的理论、技术和方法, 并取得了很多创新性成果, 奠定了空间数据挖掘和知识发现在地球空间信息学中的学科地位和基础[2]。

2 空间数据挖掘的流程

空间数据挖掘是空间数据库中知识发现过程的一个基本步骤。数据挖掘步骤是通过将有趣的模式提供给用户, 或作为新的知识存放在知识库中这种与用户或知识库交互的方式来进行的知识发现过程的其中最重要的一步, 因为它可发现隐藏的不为人知的模式。它由以下步骤组成。

(1) 数据清理:通过填写空缺的值。平滑噪声数据, 识别、删除孤立点, 并“清理”不一致数据。

(2) 数据集成:对多种数据源进行集成。

(3) 数据选择:从数据库中检索与任务相关的数据。

(4) 数据变换:通过汇总或聚集等操作将数据变换成适合数据挖掘的形式。

(5) 数据挖掘:使用智能的方法来提取数据模式。先对数据挖掘的目标和知识类型进行确定, 然后根据所需要的知识类型选择合适的挖掘算法, 最后从数据库中按照选定的挖掘算法获得所需的知识。

(6) 模式评估:通过某种兴趣度量来评估真正有趣的知识模式。

(7) 知识表示:通过知识可视化表示技术向用户展示挖掘的知识通过对以上过程不断地循环操作, 可以对所挖掘出来的知识进行不断求精和深化。

而面向GIS的空间数据挖掘的过程大致可分为:确定挖掘内容、数据获取、数据预处理、挖掘方法选择、过程处理、挖掘知识应用。具体流程如 (图1) 所示。

首先用户提出问题, 系统接受用户的要求, 将其转化为GIS数据库模块的输入参数。挖掘向导接受用户的命令, 触发空间数据挖掘核心模块。用户则根据需要选择挖掘技术, 对预处理后的数据进行挖掘。挖掘后的知识再通过提取反馈给用户。

3 空间数据挖掘在GIS中的应用

空间数据挖掘技术与地理信息系统 (GIS) 的结合具有非常广泛的应用空间。数据挖掘与GIS集成具有三种模式:其一为松散耦合式, 也称外部空间数据挖掘模式, 这种模式基本上将GIS当作一个空间数据库看待, 在GIS环境外部借助其它软件或计算机语言进行空间数据挖掘, 与GIS之间采用数据通讯的方式联系。其二为嵌入式, 又称内部空间数据挖掘模式, 即在GIS中将空间数据挖掘技术融合到空间分析功能中去。第三为混合型空间模型法, 是前两种方法的结合, 即尽可能利用GIS提供的功能, 最大限度的减少用户自行开发的工作量和难度, 又可以保持外部空间数据挖掘模式的灵活性。

利用空间数据挖掘技术可以从空间数据库中发现如下几种主要类型的知识:普遍的几何知识、空间分布规律、空间关联规律、空间聚类规则、空间特征规则、空间区分规则、空间演变规则、面向对象的。目前, 这些知识已比较成熟地应用于军事、土地、电力、电信、石油和天然气、城市规划、交通运输、环境监测和保护, 110和120快速反应系统等资源管理和城市管理领域。在市场分析、企业客户关系管理、银行保险、人口统计、房地产开发、个人位置服务等领域也正得到广泛关注与应用, 实际上, 它正在深入到人们工作和生活的各个方面。

4 基于GIS空间数据挖掘结果的可视化

空间数据挖掘是面向更具可视化要求的地理空间数据的知识发现过程。可视化能提供同用户对空间目标的心理认知过程相适应的信息表现和分析环境, 可以考虑将空间数据挖掘过程置于可视化的环境之下。可视化与空间数据挖掘的结合促使数据挖掘经历了一个数据可视化——挖掘算法的应用——挖掘结构的验证和可视化表达——挖掘算法的进一步改进和完善的循环往复的提高过程, 可视化在其中扮演着重要的角色。

而基于GIS空间数据挖掘的可视化主要表现为与GIS相关的各类地图及其各类符号和要素。GIS平台中常用的可视化方法主要包括以下几点。

(1) 基本查询技术:包括地图缩放、平移、视点选取等基本的空间查询与选择技术。

(2) 色彩:利用人们对色彩的视觉敏感程度很高的特点, 是用色彩来反映数据的变化趋势 (如地貌中的分层设色) 、突出反映某些分布规律或者数据的本身特征 (不饱和数据表示不确定性) 等。在交互可视化中应该给予用户充分的自由来选取各种色彩模式用于描述数据, 用户可以任意调整色相、亮度和饱和度等, 系统环境也应该提供一些缺省或者是某些比较有效的色彩模式供用户选择。

(3) 统计图技术:统计图是最常用的可视化技术, 用于显示数据集的统计和发布信息, 统计图包括散点图、箱图、平行坐标图、柱状图、星形图、轮廓图。这些统计图在交互可视化环境中一般同地图和其他数据视图相连, 成为数据整体可视化的一部分, 还可以使用聚焦、高亮、色彩来加强其可视化和交互能力。

(4) 专题图可视化技术:可以通过系统内置的地图制图知识在地图上自动表达数据信息, 这样可以减轻用户这方面的负担以及避免由于地图知识的缺乏而造成的不适当表达, 以便用户投入主要精力来进行数据探索分析。专题图可视化技术协助用户交互式地探索空间数据, 通过一些通用的、与领域无关的法则的形式。自动地选择相应的一些表达式来说明诸如属性数据类型、取值范围和属性字段之间的关系。专题图可视化还可用于交互式的可视化数据分析, 并提供多种制图表达方法和工具以便用户更易于表达隐含信息。

(5) 其他交互技术:一些特殊的交互方法, 如虚拟现实、触摸交互、声音交互等。

5 基于GIS空间数据挖掘存在问题

基于GIS的数据挖掘主要是空间数据和属性数据一体化的挖掘模式, 与按传统的通过查询方式获得的知识相比, 它是一种更深层次的数据处理分析。目前在这一领域的研究取得了一些成功, 但未来的发展中, 还有很多理论和方法有待进一步研究。

(1) 改进挖掘的算法和效率:基于GIS数据挖掘这一块, 因为有它自身领域的知识, 既增大了挖掘算法的搜索空间, 也增加了盲目搜索的可能性。因此要结合GIS数据和领域本身的特点改进算法, 提高算法的效率以及设计出更好的相关挖掘算法。

(2) 综合式挖掘模式:在面向GIS挖掘其隐含知识规则方面, 采用某种单一的方法往往挖掘出的知识甚微, 因此需要通过几种挖掘技术并行的综合挖掘模式挖掘, 才能从大量的GIS数据中挖掘出更多更有用的知识。 (3) G1S软件、空间数据库与数据挖掘技术的集成:当前的GIS软件和空间数据库还不能有效地支持数据挖掘, 而是通过先提取相关数据, 再利用挖掘技术对数据进行挖掘, 这种方式可以说增大了挖掘的工作量, 降低了挖掘的效率。所以未来的研究还会向实现三者的集成应用方面发展。

6 结语

空间数据挖掘技术对GIS数据进行更高层次的分析, 能从空间数据库中抽取隐藏的、为人们感兴趣的空间模式和特征、空间和非空间数据之间的概要关系以及其它概要数据特征。将可视化技术作为一件GIS数据挖掘工具, 可以利用可视化技术丰富的图形表达能力与高度的交互机制, 充分调动用户的主观能动性, 融入用户的知识与经验, 真正实现探索性数据分析。目前, 有关这方面的研究才刚刚起步, 对它的研究重点应放在构建空间数据挖掘的系统的理论框架上。如何将GIS与空间数据挖掘有效集成还有待进一步深入研究。

参考文献

[1]李德仁, 王树良, 史文中, 等.论空间数据挖掘和知识发现[J].武汉大学学报 (信息科学版) , 2001, 26 (6) :491-499.

AutoCAD地形图数据转换为GIS空间数据的技术研究与应用 篇3

近年来，地理信息系统(GIS)发展十分迅速，已经在社会经济的许多领域得到广泛的应用。城市规划信息系统的建设就是以GIS技术为核心，涉及到数据库技术、网络技术以及系统集成等多方面技术。GIS及相关计算机技术的迅猛发展，使GIS在国内外的应用越来越广泛，其中GIS在城市规划管理中的应用是最活跃的领域之一。随着应用的不断深入，它在城市规划管理中的应用更加实用化和高效率。

本文将就城市规划信息系统建设中的一些主要问题进行探讨，并在城市规划工作中探索如何更加合理、有效的应用GIS技术，为城市建设和管理提供信息服务。

一、国内外研究现状

近年来，地理信息系统技术发展迅速，其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提高的要求。另一方面，计算机科学的快速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段，许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图像处理和人工智能技术都可直接应用到地理信息系统中。

目前世界上常用的GIS软件已达400多种。国外较著名的有A R C/I N F O, MAPINFO, MGE等;国内较著名的有浙江大学的W a l k G I S平台，武汉中地的MapGIS，北京超图的SuperMap等。这些软件具有对城市基础设施信息、城市人文经济信息的空间数据和属性数据一体化的海量存储和管理能力，对二维空间数据具有很强的可视化能力。并能实现多种数据源的叠加显示，可以将遥感数据和地图数据一起显示，实现对地形图的更新。

尽管GIS技术的应用建设已在许多城市的规划部门纷纷展开，但是可以真正有效运行的应用系统却屈指可数。因而，如何更好的发挥GIS在城市规划管理领域中的应用，仍然值得分析和探讨。

二、系统设计及实现

本系统以浙江绍兴的嵊州市规划管理信息系统项目为资料，以SQL Server2000数据库管理系统建立后台空间数据库，再结合地理信息系统软件WalkGIS和面向对象的程序设计语言VC6.0进行基于GIS规划空间数据管理库及规划信息系统的开发。

WalkGIS是一个组件化的GIS系统平台，可以实现测绘、制图制表和GIS基本功能，并提供控件二次开发支持和对WebGIS应用的支持;WalkGIS平台具有良好的数据兼容性，支持ODBC标准数据接口，兼容多种数据库。支持各种空间数据格式，包括MapInfo MIF/MID、Arc/Info E00、ArcView SHP、AutoCAD D X F等。

数据的规范化和标准化。规划信息系统的数据来源很多，有空间数据、统计数据、文本数据等。根据系统的设计功能和系统平台, 需要对各类数据进行筛选和整合、并进行必要的处理。根据数据源的形式和系统对其的处理方式将其分为图像数据(包括电子地图、各种专题图件遥感图像等)、属性数据(包括文本、表格等)等。要使这些数据在数据库中进行处理成为可能，并且要使其可在GIS分析中进行分析、检索，就必须根据事先设计好的规划和标准对这些图形数据和属性数据进行规范化和标准化处理。

本设计首先将“嵊州市1:500地形图”的图形空间数据转换为*.dxf格式，再把dxf图形数据转换到WalkGIS数据格式，转换主要有四个方面：1.图形要素的转换，如点、线、面和注记的转换导入;2.独立地物即符号的转换，如块符号的转换;3.点、线、面相关属性要素的导入;4.图面注记的转换，如房屋面上的结构和层次注记自动提取赋值到房屋的属性数据中。通过利用WalkGIS分层对照、编码对照、拓扑构面和面内文字自动提取等功能，实现对地形图无缝转入。

创建规划相关图层。城市规划信息量大，数据繁多，包括不同方面、不同层次、不同形式的各类数据。在数据录入之前，明确数据类型、理清各类数据之间的逻辑关系和系统数据间的流程关系是城市规划空间数据库建立的关键环节之一。实际上，此时对数据的规范化和标准化是同时进行的。

规划数据中，每一类专项规划数据都有很多专题图(如总题规划、控制性详细规划、分区规划等)供操作人员进行浏览和查询。一般把不同类型的专题数据(如选址、用地、专项规划等)根据不同的需要分别建立不同的层，如果想浏览分析相关层的数据，只需要把各个层数据加载进WalkGIS图例树中叠加在一起显示。依据规划管理相关需求的设计分别原始数据层拆迁红线图层、用地红线层和竣工地形图层等。WalkGIS规划空间数据库如图1。

由于GIS、输出地形图十分方便，并能通过地理空间多因素的综合分析，迅速地获取满足应用需要的信息，其查询、分析工具又比较直观易懂。因此，很容易被城市规划人员和管理人员接受，成为现代建立规划与管理信息系统的核心技术。

嵊州市规划管理信息系统主要通过WalkGIS高级开发组件WalkXB和VC6.0进行规划管理信息系统的开放。主要功能是通过对城市的空间、非空间信息的属性管理来实现城市资源的计算机管理。系统能提供多用户并发使用的通用数据库管理系统，各用户按自己的业务范围和管理要求定义属性项，在查询、检索和图形输出等方面，能使城建和规划管理部门实现办公自动化，并能实现空间定位与查询、可视化、空间分析等功能;各个功能模块的使用能有效解决面向城市规划管理各方面的应用问题，如总体规划、分区规划、城市管线管理和道路规划等。

三、主要功能

嵊州市规划管理信息系统在功能上实现空间信息的检索，并支持规划工作的日常业务办公流程以及为公众提供信息服务。因此，这是属于城市规划部门的操作型的实用系统。该系统以GIS技术为基础，面向办公自动化管理，对图、文信息进行有效集成。其功能可以归为以下3类：

(1)地形信息查询：是指用户可以根据需要自由地进行图形浏览与信息查询，可以很方便地进行精确的空间定位，提高了工作效率。

(2)办公自动化：城市规划的办公自动化系统除了涉及大量的与一书二证有关文档与统计表格外，还包括以基础地形图为背景，在电脑上进行工程定位、画红线，真正实现辅助办公，这项功能大大提高了城市规划管理的规范性。

(3)公众信息服务：为了提高城市规划管理的透明度与公众参与率，该规划信息系统通过多种方式为市政府、有关职能部门及社会各界提供及时、准确和权威的信息服务，确保城市规划管理的科学性。

四、结语

近年来，全国许多城市均已建立了基于GIS技术的规划管理信息系统，尽管技术上还不完善，但GIS技术作为城市规划管理的有效辅助工具已不容置疑，GIS技术在城市规划中的应用已经取得了重大的进展和丰硕的成果。

本文基于对现今城乡规划设计中存在的一系列数字化、信息化相关问题的调查，就实用性的规划管理系统进行了需求分析。在此基础上，根据软件工程原理，完成了基于GIS的规划管理信息系统的总体设计和相关模块的分解，并应用地理信息系统软件WalkGIS和面对象的编程语言VC6.0作为开发工具，完成了系统的开发。考虑到信息技术的不断发展，GIS技术体系结构的转变，以及用户需求的不断变化，实现了空间信息的实时查询和规划业务办公流程的系统化，为公众提供信息服务，实现政府办公的信息化。

参考文献

[1]、李大超.GIS技术在城市规划中的应用[J].安徽地质, 2002, 12 (3) :176-179

[2]、汪红松.GIS在城市规划信息系统中的应用[J].计算机与现代化, 2004, (3) :47～49.