从CAD矿图到GIS矿图的转换技术

1、Series No.418 April2011金属矿山METAL MINE总第418期2011年第4期宫良伟(1964,男,中国矿业大学采矿工程学院,博士研究生,221116江苏省徐州市。从CAD矿图到GIS矿图的转换技术宫良伟韩福顺(中国矿业大学摘要阐述了CAD矿图和GIS矿图的区别,并说明了把CAD矿图转换为GIS矿图的必要性。同时介绍了在AutoCAD Map3D下,从CAD矿图到GIS矿图的转换过程和注意事项。并以李村煤矿实际矿图为例,论述在AutoCAD Map3D环境下,由CAD矿图生成GIS矿图的步骤。关键词CAD矿图GIS矿图转换AutoCAD Map3DTransformat

2、ion Technique from CAD Mine Map to GIS Mine MapGong Liangwei Han Fushun(China University of Mining and Technology(XuzhouAbstract This paper expounds the differences between CAD mine map and GIS mine map and the necessity of the transformation from CAD mine map to GIS mine map.Meanwhile,the process o

3、f the transformation and the considerations are stated under the environment of AutoCAD Map3D.Taking the real mine map of Licun Coal Mine as a case,the steps in transition from CAD mine map to GIS mine map under AutoCAD Map3D are described.Keywords CAD mine map,GIS mine map,transformation,AutoCAD Ma

4、p3D数字煤矿要求各种技术数据数字化。但是,目前的矿图多为AutoCAD绘制的。由于AutoCAD没有GIS功能,其图形对象仅有图形数据,没有属性数据而且AutoCAD使用的坐标是几何坐标,在其环境下绘制的矿图都是在几何坐标下进行的,因此,必须把CAD矿图转换为GIS矿图,才能进行空间分析和综合数据处理。AutoCAD Map3D是Autodesk公司研制的GIS 平台。它是基于AutoCAD研制的,具有AutoCAD的全部功能。和常规Autodesk一样,AutoCAD Map3D 也是以DWG格式保存文件。它能够和CAD矿图“无缝”融合,没有任何信息丢失。虽然如此,但原来的CAD矿图没有任

5、何属性信息,也没有地理坐标。CAD矿图必须经过转换,才能成为GIS矿图。1矿图准备CAD使用图层来组织矿图图形对象。CAD矿图在1个图层里可以放置多种图形对象,但不建议这样做。建议1个图层放置1类图层对象,这样便于转换成GIS数据。由于在绘制矿图时存在放错图层,所以要检查图层。首先,检查图形对象是否有放错层的情况,若有,要放入到正确的图层。其次,要考虑图层设置是否合理。如不合理,要重新设置图层,并把图层对象归入正确的图层。用AutoCAD Map3D打开李村煤矿采掘工程平面图。该平面图共有近40个图层。经过检查,发现很多图形放入了0层。必须把错放在0层的对象放入正确的图层。为了管理方便,把这些

6、图层分为6个组:采掘工程、地面地物、通风设施、地质测量、机电设施和图例图框。CAD矿图使用的是几何坐标,必须用地理坐标对其图形进行参照。李村煤矿使用的坐标系为Xian80.GK3d38,即西安80、高斯克鲁格投影、·111·3度分带、38带。这里按以下步骤对CAD 矿图进行地理参照。(1根据经纬网坐标计算图框四角坐标(北向和东向,并把4个点的坐标按一定格式放入记事本。见图1所示。依次单击相关键新建图形,选择map2d.dwt 样板并单击“打开” 。图1坐标值在记事本中的放置格式(2为新建图形文件指定坐标系。切换到任务窗格的“地图管理器”,在“当前图形”上单击鼠标右键,然后单

7、击“坐标系”。在“指定全球坐标系”对话框中,单击“选择坐标系”。然后选择“Xian 80.GK3d 38”坐标系。单击“确定”。(3切换至任务窗格的“勘测”,单击数据新建勘测数据存储(N 。在“新建数据存储”对话框中指定数据存储文件位置,单击“确定”。右击“勘测数据存储”,单击“输入ASCII 点(A ”。在“输入ASCII 点”对话框中,单击文件位置右侧的按钮,找到存放图框四角坐标数据的记事本文件,单击“确定”。如图2,坐标点显示在绘图区域 。图2从记事本文件中提取坐标数据(4切换至采掘工程平面图。把0层置为当前图层,并在图框四角绘制点。如果看不见绘制的点,重新设置点样式。冻结除采掘工程之外

8、的其他层组的所有图层(不冻结0层。然后,沿刚才绘制的四个点绘制一个矩形。(5把采掘工程图层组所包含图层的图形和刚绘制的矩形做成一个块。在对象区域选择转换为块。所选择的所有图形变成了一个块参照。然后复制该块参照。(6再切换到新建的图形文件。复制的块参照粘贴到绘图区。单击“工具”选项卡“地图编辑”面板“弹性拉伸”。命令行上提示输入基点1时,单击参照块的左下角点;命令行上提示输入参考点1时,单击4个坐标点的左下角点。然后,按同样的方法,依次指定其他3个角点。完成后,按Enter 键。选取要与参照区域对齐的对象。输入s 以选择要执行弹性拉伸的对象。然后,单击参照块。按ENTER 键完成弹性拉伸。(7单

9、击“默认”选项卡“修改”面板“分解”。选择参照块,把参照块分解。删除多余的矩形。剩余的图形仍然按原来的图层分层存放在图形文件中。点击“保存”,把新建文件保存在李村煤矿井巷工程图中。用AutoCAD 绘制矿图时,会出现一些错误,如重复线段等。所以在转换为GIS 矿图前,要进行图形清理工作。(1依次单击“工具”选项卡“地图编辑”面板“清理”。(2指定要包含在清理操作中的对象。在此包括所有图形对象。在“图形清理选择对象”对话框中的“要包括在图形清理中的对象”下,选择“全部选择”。请确保“图层”框中有星号(*,即选择全部图层。单击“下一步”。(3在“图形清理选择动作”对话框中,选择“删除重复项”,并单

10、击“添加”。在“选定动作”列表中,选择“删除重复项”,并在“清理参数”下的“公差”中输入0.2。在“选项”下,选择“自动”可逐个查看错误。单击“下一步”。(4在“图形清理清理方法”对话框中,在“清理方法”下,选择“修改原始对象”。单击“下一步”。单击“完成”。2给图形对象添加属性数据做好矿图准备后,矿图已经做到图层清晰、没有冗余图形对象,并且是真正意义上的具有地理参照的矿图。在任务窗格的地图管理器,右击“当前图形”就可以看到坐标系名称。但此时的图形对象没有属性数据。用AutoCAD 绘制的矿图,图形对象没有属性数·211·总第418期金属矿山2011年第4期据。AutoCA

11、D本身没有为图形对象添加属性的功能。虽然通过AutoCAD的二次开发能力可以为图形对象添加属性数据,但对属性数据的读取只能用程序来做。AutoCADMap3D能为图形对象添加属性。只有在图形对象有属性数据时才能对矿图做智能空间分析。在AutoCAD Map3D中,有多种方法为图形对象添加属性。这里仅介绍其中1种方法。每个井巷工程都有其固有属性,如巷道名称、开工日期、竣工日期、设计工程量、实际工程量、净断面积、毛断面积、支护方式等。要创建表达井巷工程属性的数据表,步骤如下。(1在“地图设置”选项卡“属性数据”面板,单击“定义对象数据”。(2在定义对象数据对话框里,单击新建表按钮。在表名称中,输入

12、“巷道”。(3定义巷道表的第1个字段。在字段定义部分输入或选择下列值。字段名(Field Name:巷道名称;类型(Type:字符;说明:无;默认:无。单击“添加”按钮。(4定义巷道表的第2个字段。在字段定义部分输入或选择下列值。字段名(Field Name:设计工程量;类型(Type:实数;说明:设计巷道的长度;默认:无。单击“添加”按钮。(5定义巷道表的第3个字段。在字段定义部分输入或选择下列值。字段名(Field Name:净断面积;类型(Type:实数;说明:巷道的实际使用断面积;默认:无。单击“添加”按钮。对象数据表仅是同一对象类的一种数据结构,还必须按照表的结构为每一个对象添加数据

13、。这一步工作量较大,要求数据要准确可靠。以巷道数据为例,在给每个巷道添加数据前,要搜集与该巷道相关的资料,如巷道的施工设计图、有关巷道的作业规程和施工技术措施等。资料准备齐全后,才能开始这一步工作。按下列步骤将对象数据附着到图形对象上。(1在“创建”选项卡“图形对象”面板,单击附着/拆离对象数据 。图3定义对象数据对话框(2在“附着/拆离对象数据”对话框里,执行如下操作(见图4:对于对象数据字段,选择“巷道的名字”;对于值,输入“中央水仓外仓”。按Enter健 。图4附着/拆离对象数据(3选择“设计的巷道长度”。对于值,输入215,按Enter健。(4选择“巷道的实际使用断面积”。对于值,输入

14、20.5,按Enter健。(5单击“附着到对象”按钮,选择代表中央水仓外仓的多段线。在这里巷道用双线表示,所以两边的多段线都要选择。通过(1 (5的步骤,可以把所有的巷道属性数据都附着到巷道上。3后续工作按照上面的过程,再对地面地物、通风设施、地质测量和机电设施等各层组的图层依次进行转换,就可以把整个李村煤矿工程平面图的所有图层转换为含有属性数据并有地理坐标参照的矿图。·311·宫良伟等:从CAD矿图到GIS矿图的转换技术2011年第4期图形对象含有属性数据后,就可以进行动态标注,设置样式创建专题矿图。在此基础上,通过创建网络拓扑和多边形拓扑,就可以进行空间拓扑分析。此时的

15、矿图还可以直接转换为SDF Spatial数据文件。SDF是AutoCAD Map3D的原生格式。每个SDF文件可以包含多个要素类或数据类型(与属性和几何图形一起存储在表中。利用海量复制, SDF文件的数据可以直接存储于大型空间数据库,如SQL Server2008Spatial中。4应用实例煤矿编写采掘工作面作业规程和施工措施时,都要绘制避灾路线图。在避灾路线图中,技术人员要把所有可能的避灾路线全部绘出。但是,在避灾路线图中,并没有绘出最短避灾路线。而给出最短避灾路线很有实际意义,因为,一旦发生灾害,时间就是生命。下面在GIS矿图上,利用拓扑分析功能解决这个问题。仍以李村煤矿矿图为例。(1把

16、李村煤矿通风系统图按以上给出的方法转换为GIS矿图。在转换后的AutoCAD Map3D环境下的通风系统图上,新建一个“巷道中心线”图层,并在巷道中心线层绘制巷道中心线。(2利用图形清理工具首先打断交叉对象。即巷道中心线有交点的,要在交点处断开;巷道不相交的,被错误断开的要利用合并工具重新链接上。然后再利用图形清理工具删除重复项、删除短对象、并延伸未及点。(3创建网络拓扑。切换至任务窗格的“图形管理器”,右击拓扑|创建(C。打开创建网络拓扑对话框创建矿井通风拓扑。创建后的拓扑图如图5所示。(4切换至任务窗格的“图形管理器”,右击拓扑下的通风系统拓扑,单击其上下文菜单“分析”的子菜单“网络分析”

17、。显示“网络拓扑分析”对话框。选择“最短路径”按钮。然后选择灾害点和副井口点,即显示出避灾最短路径。见图5 。图5通风系统拓扑图及确定的最短避灾路线5结论AutoCAD是一款优秀的辅助设计和绘图软件。但它没有GIS功能,不能进行拓扑空间分析。而AutoCAD Map3D是以AutoCAD为平台的GIS软件,具有管理和分析功能。从CAD矿图到GIS矿图的转换,虽然要做很多工作,但转换后的GIS矿图具有很强的功能,所以所做的工作是值得的。上面应用实例分析就是有力的证明。参考文献1Autodesk,IncAutoCAD Map3D2010官方标准教程M北京:清华大学出版社,2010.2Autodesk,IncAutoCAD Map3D for GeospatialMSan Fran-cisco,US:Autodesk,Inc,2010.3程绪崎,王建华,等AutoCAD2008中文版标准教程M北京:电子工业出版社,2008(收稿日期2011-02-11檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪·信息苑·河北钢铁集团与37家客户签署2011年战略合作协议据河北钢铁