面向城市规划信息化的GIS与CAD集成技术探讨

1、文章编号:049420911(2010022*中图分类号:P208文献标识码:B面向城市规划信息化的G I S 与CAD 集成技术探讨吴千里1,马小龙2(1.郑州市规划勘测设计研究院,河南郑州450052;2.首都师范大学资环学院,北京100048D iscussi on on the I n tegra ti on of G I S and CAD Ba sed on UrbanPl ann i n g I nforma ti on i za ti onWU Q ianli,MA Xiaol ong摘要:由于GI S 与CAD 技术的发展渊源与历史不同,形成了两个截然不同但又紧密相连的应用领

2、域。随着现代城市规划理念的不断更新及城市规划信息化工作的不断深入,以GI S 为代表的新技术在规划行业的应用越来越普遍,怎样科学、合理地实现GI S 与广泛使用的CAD 之间的集成,成为当前城市规划信息化建设亟待解决的问题。通过对国内外先进集成技术的分析研究,立足于实用性和可操作性原则,提出一套完整、符合城市规划行业特点的GI S 与CAD 集成技术方案,并给出了具体应用实例,具有在城市规划信息化及其他领域进行推广和深入研究的价值。关键词:规划信息化;GI S;CAD;集成;F DO 技术;A rcS DE CAD Client收稿日期:2009211216作者简介:吴千里(1965,男,安徽

3、霍邱人,高级工程师,主要从事地图制图与城市地理信息系统研究。一、引言目前,GI S 以及CAD 技术已经在工程设计、城市规划、土地管理等诸多行业领域得到广泛应用,但由于二者的发展渊源与历史不同,形成了两个截然不同但又紧密相连的应用领域。一方面在城市规划、测绘等领域,Aut oCAD 成为CAD 默认行业标准,各单位存在大量的DW G 数据及许多基于Aut o 2CAD 的应用系统,Aut oCAD 支持下的地形图数据和其他行业数据成为城市基础地理信息系统和专业地理信息系统建设的主要数据源;另一方面,由于这些用户受制于操作习惯和已有的专业系统,很难脱离开CAD 环境,但是仅凭CAD 技术,又远远

4、不能够满足行业的应用和发展需求。随着现代城市规划理念的不断更新及城市规划信息化工作的不断深入,以GI S 技术为代表的新技术、新理念不断融入到城市规划和设计过程之中,作为城市规划管理职能部门的工作平台,多以A rcGI S 平台为基础进行开发。但由于CAD 与GI S 之间的通信障碍,使得信息共享与互操作变得难于实现,因此二者的无缝集成问题已经严重影响到城市规划等相关行业信息化建设和行业发展的进程。如何将CAD 技术与GI S 技术相结合,实现两者的无缝集成,为城市规划与管理工作提供方便、快捷的技术手段,提高规划、管理与决策工作的效率和质量,成为当前城市规划信息化建设亟待解决的重要课题。本文通

5、过对城市规划行业信息化特点以及目前GI S 与CAD 集成技术现状进行分析,探讨并提出一套面向城市规划信息化建设的GI S 与CAD 集成技术解决方案。二、G I S 与CAD 集成技术现状1.G I S 与CAD 集成技术的发展GI S 与CAD 集成技术是目前国内外比较热门的研究课题,虽然也取得了一些进展,但还没有形成比较成熟、完整、统一的整体技术解决方案。各地在实际系统建设中,针对该问题,主要有以下几种解决方式:1数据格式转换技术。根据GI S 和CAD 的数据结构特征,利用数据转换的方法实现GI S 与CAD 集成。这是目前应用最多、最成熟的解决方案,比较成功且具有代表性的是加拿大Sa

6、fe Soft w are 公司的F ME 软件。2相关软件公司提供的集成于CAD 平台的GI S 客户端扩展插件或接口。此方案利用集成到CAD 环境中的GI S 客户端或接口,直接完成GI S 与CAD 的通信,实现数据的共享与互操作,但一般功能上有所限制。典型代表是ESR I 公司提供的基于Aut oCAD 环境的CAD Client 插件和Aut oDesk 公司提供的基于O racle Spatial 的扩展模块接口。3基于文件数据格式的集成。即利用CAD 软件提供的对GI S数据格式的直接支持实现对GI S数据的集成,该方案近似于数据格式转换,但一般支持格式较少,同时从管理的需要而言

7、,只能满足一些简单应用,实用价值不大。4W eb Service技术。基于快速发展的W eb Service,CAD客户可以将通过W eb发布的GI S数据集成到本地应用中来。它是未来的发展趋势之一,但目前主要应用于GI S数据的查询和浏览,暂时没有太大的用途。5多源异构数据的直接访问。即忽略数据本身的结构,实现不同数据之间的“翻译”。该方案是GI S与CAD集成应用的发展趋势,具有较强的推广价值和研究意义。目前比较成熟的是Aut oDesk公司推出的F DO技术。2.G I S与CAD集成技术面临的问题以上各种GI S与CAD集成技术,在系统建设与应用中面临着数据完整性、建设周期、建设成本、

8、功能限制、功能实用性等方面的难题。比如采用数据格式转换方案,虽然技术比较成熟,但由于转换过程中必然会产生数据丢失、数据冗余、数据精度损失等问题,导致集成过程中工作量增大,建设成本提高,效率低下。再加上脱离用户习惯的CAD平台,使得系统的实用性大大减小,无法保证系统的应用与推广。因此,对GI S与CAD集成技术的研究与探索过程中,不能片面追求大而全的思想,必须以适应、满足具体的行业需求为基本前提条件。三、面向城市规划信息化的G I S与CAD集成技术1.城市规划行业G I S与CAD应用特点我国城市规划行业应用的GI S与CAD软件平台主要为A rcGI S和Aut oCAD,而基础地理信息数据

9、一般以Aut oCAD格式和A rcS DE数据库形式存在。在具体规划应用中呈现以下主要特点:1规划编制、设计与规划成果的格式大都采用Aut oCAD平台;2城市规划管理职能部门多采用Aut oCAD和A rcGI S平台;3对规划成果及基础支撑数据的应用最好是基于Aut oCAD的一张图模式,并能根据空间索引和属性快速实现成果数据的调用;4规划成果数据在数据细节处理上质量不高,成果汇总时要求速度快;5规划设计人员较熟悉、习惯于Aut oCAD的操作环境;6规划成果及相关数据具有海量数据的特征。2.集成方案技术路线和总体架构在充分把握目前国内外GI S与CAD集成技术潮流、分析城市规划信息化发

10、展与应用现状、立足实用性和可操行性等原则的前提下,我们选择城市规划等行业具有广泛应用基础的Aut oCAD和A rc2 GI S作为研究的平台代表,通过探索和实践,提出一套完整、符合规划行业特点的面向城市规划信息化建设的GI S与CAD集成方案,以实现GI S与CAD 的无缝集成。该方案既充分利用Aut oCAD在图形编辑、数据生产、设计等方面的优势以及A rcGI S在空间分析、海量数据管理等方面的特长,又满足了用户的操作习惯,兼容了原有CAD及GI S应用系统,具有良好的实用基础。方案技术路线:综合Aut oCAD Map的F DO技术(要素对象访问技术和A rcGI S的A rcS DE

11、 CAD Client作为GI S与CAD无缝集成的核心,以空间数据库A rcS DE为基础,围绕A rcS DE数据库,根据具体功能的不同,选择满足实际应用需求同时能访问A rcS DE的GI S系统客户端。Aut oCAD作为规划编制、设计、数据采集、GI S分析的平台,通过F DO技术和A rcS DE CAD Client技术访问A rcS DE数据库,实现与GI S的无缝集成,最大限度地兼顾用户的操作习惯,并兼容原有的系统,形成一个有机的整体。该集成方案总体架构如图1所示。实际建设中,还可根据具体的需求,将F DO技术和A rcS DE CAD Client技术分开,采用其中一个以实

12、现GI S与CAD的集成。如规划成果管理系统可以直接采用A rcS DE CAD Client技术、Aut oCAD+A rcS DE的技术路线实现。3.方案技术特点与可行性该集成技术具有以下几方面显著优势:1具备强大的专业GI S功能。方案无缝集成了A rcGI S和Aut oCAD Map,可以充分利用二者所具有的空间分析、属性操作、统计分析、制图等功能方面的优势,发挥其强大的GI S功能。2较好地实现GI S与CAD的集成。为GI S与CAD之间搭起了一座桥梁,打破了两者之间的“屏障”,能较好地实现CAD与GI S在数据、功能上的集成,具有较强的整体性。3大幅提高生产效率和数据质量,降低

13、生产成本。突破了传统数据转换和CAD与GI S两套数据并行的应用模式,从技术、功能、数据组织上直接实现GI S与CAD之间的共享和互操作,避免数据转换产生的数据损失和巨大工作量,降低了生产成本。 图1集成方案总体架构 4较好地兼顾规划专业用户的操作习惯。目前,规划专业用户一般比较习惯于Aut oCAD 软件,短时间内这种情况很难改变。方案直接使用Aut o 2CAD 平台,既能充分发挥A rcGI S 所具有的强大GI S 功能,顺应技术发展潮流,又能较好地兼顾规划专业用户的工作习惯。5具有较强的扩展性和兼容性。Aut oCAD Map 的F DO 技术采用开源的推广原则,可以支持很多主流的G

14、I S 平台和数据库管理系统,极大地增强了该方案的扩展性和兼容性,能实现Aut oCAD 与其他GI S 平台及数据库管理系统的集成。由于该技术方案结合了目前GI S 与CAD 集成的最新技术,立足于规划行业特点和需求,避免了繁琐的数据转换或复杂的程序研发,功能上能基本满足现有规划业务需求,具有较强的可行性与可操作性。四、应用实例本文提出的集成技术方案,已先后应用于郑州市规划道路控制线管理系统、郑州市综合管线设计与管理系统等项目的设计与开发中,取得了比较理想的效果。在郑州市规划道路控制线管理系统的设计中,我们遵循整体性、先进性、可扩充性原则,以计算机网络为载体,CAD 与GI S 软件为平台,

15、建立了实用、成熟、先进、安全、开放、可扩展,满足规划设计、管理、维护与应用服务的应用型技术系统。系统采用S QL Server 2000+A rcS DE +CAD Client +Aut oCAD 2004的设计方案,以满足对规划道路控制线进行综合管理、控制和拓展应用的需求。系统建成后,不仅完成了对规划道路控制线的信息化管理、维护工作,而且较好地解决了GI S 与CAD 无缝集成、Aut oCAD 属性扩展、属性数据库存储及属性与几何对象的一致性、CAD 数据的数据库建设等几个具有代表性的技术问题,实现了图、库联动。该系统的总体结构如图2所示。五、结束语面向城市规划信息化建设的GI S 与C

16、AD 集成技术方案,能较好地实现A rcGI S 与Aut oCAD 的无缝集成,既可以满足用户的功能需求和操作习惯,又能缩短系统的建设周期,促进了规划行业的信息化发展,在城市规划信息化及其他领域具有推广和深入研究的价值。不足之处是尚不直接支持访问空间数据库中光栅图像、原生的A rcS DE 元数据等,同时F DO 技术在Aut oCAD Map2007及以上版本中才逐步成熟。随着GI S 应用系统和CAD 系统以及不同GI S 系统之间,对于开放性和互操作性以及基于W eb 的网络地图服务需求的日益增长,平台之间的无缝集成技术将成为今后发展的必然趋势,需要我们在该领域不断地进行更加深入的研究

17、。图2郑州市规划道路控制线管理系统总体结构参考文献:1朱小羽.Aut oDesk布道GI S新理念J.软件世界,2006(10:45247.2Sean Curry.C AD&GI SJ.Aut oDesk I nfrastructureSoluti ons,2003(5:224.3赖学福,韩国强,葛文兰.建立Aut oCAD与A rcS DE之间的桥梁基于A rcS DE C AD Client的动态数据入库解决方案J.广东技术师范学院学报,2005(6:20222.4杨存吉,罗先学,吴千里,等.郑州市规划控制线综合管理信息系统建设及应用J.城市勘测,2008(5:36238.5孙剑.

18、空间信息舞动开源架构J.软件世界,2007(3:54256.(上接第16页3对于高程精度有特别要求的GPS控制网的数据处理,必须考虑气象参数改正;对于只计算平面坐标的GPS控制网数据处理,则应根据精度要求考虑是否进行气象参数改正,对于毫米级精度要求的控制网应进行气象参数改正,而对于厘米级精度要求的控制网可以不用考虑气象参数改正。参考文献:1李征航,黄劲松.GPS测量与数据处理M.武汉:武汉大学出版社,2005.2HUGE NT OBLER,SCHAER S,FR I D EZ P.Bernese GPSS oft w are Versi on4.2E B/OL.2009203210.htt p:mat.fc.ul.p t/eg/ge/DOCU42_1.pdf,2001.3殷海涛.基于参考站网络的区域对流层4D建模理论、方法及应用研究D.成