基于AutoCAD的三维空间数据采集和3D显示

PAGE目录摘要 IABSTRACT II1绪论 11.1选题的背景及意义 11.2研究的意义 11.3AutoCADMap3D国内外研究现状 22地理信息系统软件AutoCAD和AutodeskMap3D的概况 22.1AutoCAD相关技术概况 22.1.1Autodesk公司及其产品 22.1.2AutoCAD简介 22.1.3三维AutoCAD系统的特性 32.2AutoCADMap3D相关技术概况 32.2.1AutoCADMap3D概述 32.2.2AutoCADMap3D功能 62.2.3AutoCADMap3D的主要技术特点 123三维空间数据采集背景 133.1三维空间信息概述 133.2三维GIS 143.2.1三维地理信息优势 143.2.2三维GIS主要产品 153.3三维空间数据采集方法 164基于AutoCADMap3D的地理空间数据采集和可视化应用 164.1AutoCADMap3D的功能解决方案 164.2AutoCAD数字化采集地理空间数据 174.3AutoCADMap3D数据库应用案例 184.3.1数据的输入 194.3.2数据的编辑 195总结 22致谢 24参考文献 25基于AutoCAD的三维空间数据采集和3D显示PAGE26基于AutoCAD的三维空间数据采集和3D显示摘要目前，几乎全部的道路、建筑、规划等的设计软件都是在AutoCAD基础上进行二次开发的，因此大部分数字制图软件也是基于AutoCAD开发的，例如目前被广泛使用的南方测绘公司开发的CASS系列产品。但是AutoCAD软件产品不能直接进入地理信息系统的数据库，这在很大程度上影响了AutoCAD软件产品的应用，使其在地理信息系统方面有很大的局限性。Autodesk公司推出的新产品AutodeskMap3D软件很好地解决了这一问题。AutodeskMap3D构建在AutoCAD软件的基础上，可以创建、分析、维护和有效关联包含在多个AutoCADMap图形和相关外部数据中的地图制图信息，以满足GIS专业人员和地图制作人员的设计需求。因此，AutodeskMap3D可用于GIS的前端数据采集软件，其在数字测绘和地理信息数据库中具有广泛的应用前景。关键词AutoCAD三维空间数据GIS3DThree-dimensionalspacedataacquisitionand3DdisplayBasedonAutoCADABSTRACTAtpresent,thedesignofsoftwareofalmostalltheroads,construction,planning,aretwotimesthedevelopmentonthebasisofAutoCAD,somostofdigitalmappingsoftwareisdevelopedbasedonAutoCAD,forexample,hasbeenwidelyusedbydeveloperstothesouthofSurveyingandmappingcompanyCASSseriesproducts.ButAutoCADsoftwareproductscannotbedirectlyintothegeographicinformationsystemdatabase,thisaffectedtheapplicationofAutoCADsoftwareproductstoalargeextent,theonlydigitalproduction.AutodeskcompanylaunchedanewproductAutodeskMap3Dsoftwareisverygoodsolutiontotheproblem.AutodeskMap3DisconstructedbasedontheAutoCADsoftware,youcancreate,analysis,maintenanceandassociationmappinginformationcontainedinmultipleAutoCADMapgraphicsandrelevantexternaldata,inordertomeetthedesignrequirementsofGISprofessionalsandmapmaker.Therefore,AutodeskMap3Dcanbeusedforthefront-enddataacquisitionsoftwareGIS,whichhaswideapplicationprospectindigitalmappingandgeographicinformationdatabase.KEYWORDSAutoCADThree-dimensionalspacedataGIS3D1绪论1.1选题的背景及意义AutoCADMap3D是一个灵活的软件开发平台，面向土地规划、专业地图绘制和技术设施管理应用，它具备AutoCAD的所有功能，同时拓展了GIS方面的功能——空间数据的管理[1]，工作人员可通过AutoCADMap3D平台，充分利用行业标准开发技术来进行二次开发并应用。其支持直接访问来自各类资源信息的GIS、CAD和光栅数据格式，不需要数据转换或拷贝。AutoCADMap3D软件适用于GIS专家、GIS管理人员、规划人员、地图制作技术人员和基础设施的设计人员以及管理人员，专供维护、创建和绘制地图，设计基础设施，使用GIS和CAD数据进行规划和分析或集成各种类型文件格式的数据的工作人员使用。这些数据包括多种绘图文件格式的光栅或矢量数据，以及来源不同的数据库信息（属性数据和几何图元）。用户通常要利用多个图形和大型数据集。其主要功能有：可作为GIS分析和规划工具，相关行业数据建模和管理，发布和互操作性，地形数据访问和编辑。而且AutoCADMap3D也提供了FDO技术，源代码、MapGuide的架构、API，并能在此基础上进行二次开发和应用。1.2研究的意义AutodeskMap3D不仅具有AutoCAD的全部功能，还为用户提供了更有效的管理和分析特定数据的功能。AutodeskMap3D能快速轻松地清理CAD图形，这有助于消除错误和重复的信息。专业人员可以建立分类，以创建符合标准的报告。使用AutodeskMap3D，多个用户可以同时查询多个DWG文件并立即查看所做的更改和更新，从而加快项目的完成速度，提高工作效率。而且，专业人员只需将各类资源数据按其原始格式（包括SHP和ODBC数据）拖到项目中即可，不需要进行数据转换。利用AutodeskMap3D软件中的全部GIS功能可为地图制作专业或GIS工作人员提供更大、更多的数据集并进行空间分析，还可用来处理矢量数据和属性数据，极大的提高了工作者的工作效率。AutoCADMap3D是集成CAD、土木工程和GIS的首选三维工具。其优势在于提供了一个开放灵活的开发和应用环境，使我们几乎可以处理任何格式的数据。所以，工作人员不但可以保护数据的投资，而且能从现有信息中获得最大的价值。DWG和SHP格式是GIS、工程和CAD领域中最常用的两种数据格式，使用AutoCADMap3D，我们不但可以管理、创建和共享这些格式或几乎所有的行业标准格式，而且还能提高CAD系统的精度。1.3AutoCADMap3D国内外研究现状AutoCADMap3D是基于AutoCAD的GIS软件，所以它非常符合广大工程开发和设计人员原有的作业习惯，加上设计所需的数据库大部分是以AutoCAD格式存储的，使Map可以实时准确地读入这些各种来源不同的数据，真正的把数据分析计算、数据管理、数据更新结合在一起，很大程度上方便了相关职能部门的管理和决策。AutoCADMap3D不仅继承了AutoCAD强大的编辑功能和基于编程语言的二次开发功能，还有其强大的数据库连接功能和数据处理功能,虽然目前AutoCADMap3D在测绘行业和相关行业还没有像AutoCAD那样得到广泛的应用，但是随着数字化和信息化测绘的发展，数据建库是数字化成图的目标，所以最近几年得到了快速的发展。2地理信息系统软件AutoCAD和AutodeskMap3D的概况2.1AutoCAD相关技术概况2.1.1Autodesk公司及其产品Autodesk作为全球最大的地理信息系统软件提供商之一，致力于为全球用户提供优秀的地理信息系统解决方案。Autodesk有限公司是全球最大的二维、三维设计和工程软件公司，为工程建设行业、制造业、基础设施业以及传媒娱乐业提供卓越的工程软件服务和数字化设计和解决方案。Autodesk公司的主要产品和服务有：（1）计算机辅助设计软件AutoCAD（2）AutoCADCivil3D：基于AutoCAD的功能全面的软件包，其可广泛应用于多种类型的土木工程和建筑项目中的设计，制图及数据管理。（3）AutoCADMap3D：管理与创建空间数据的主要的工程GIS平台。通过使用强大的AutoCAD工具使工作便捷化、流程化，以提高工作效率。（4）Autodesk3dsMax：可高度定制，可升级用于电影，电视，游戏并用于设计展示的3D动画的渲染及建模平台。（5）AutodeskMapGuideStudio：管理所有在互联网上整理和收集的地理空间数据，并能迅速创造出空间信息应用。2.1.2AutoCAD简介AutoCAD（AutoComputerAidedDesign）是地理信息软件供应商之一的Autodesk公司首次于1982年生产的计算机辅助设计和开发软件，可用于二维制图、设计文档、详细绘制和基本三维设计。目前已经成为全球流行广泛的绘图工具和二次开发工具。AutoCAD具有非常好的用户界面，通过命令行方式或交互菜单便可以进行各种操作。其多文档设计环境，让工作人员能很快地学会使用。在不断实践和探索的过程中更好地掌握AutoCAD的各种设计应用和二次开发技巧，从而不断地提高用户的工作效率。AutoCAD还具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的工作站和微型计算机上运行。AutoCAD是美国Autodesk公司开发生产的一个自动计算机辅助设计软件，并能在此基础上进行二次开发应用，其广泛应用于各类行业，尤其是测绘行业对AutoCAD的需求更大，但随着信息化测绘的发展对AutoCAD系统的功能要求也越来越高。因为三维AutoCAD系统具有形象直观、可视化程度高、设计效率高的特点，所以其在地理信息系统和3D显示方面正得到广泛的应用。了解近年来AutoCAD在三维空间数据和3D显示方面的研究成果是非常必要的，也是非常有意义的。由于三维AutoCAD系统具有形象直观、可视化程度高、设计效率高的特点[2,3]，目前正在逐步取代传统的二维AutoCAD系统[4]。2.1.3三维AutoCAD系统的特性（1）三维AutoCAD系统的核心是三维模型。三维模型所表达的地理信息越来越全面和准确，能解决三维地理信息数据的范围非常广泛。基于三维AutoCAD系统生成的三维数字地形图可直接投影成二维数字地形图，实现两种地形图之间的转换。（2）三维AutoCAD系统采用的参数化功能和三维特征还可以更加精确地表达三维地理信息，以满足设计直观、精细、真实的要求。（3）三维AutoCAD系统价格相对比较昂贵。需要巨大的数据和信息存储空间，对硬件和系统的要求比较高。由于三维AutoCAD系统拥有巨大的优越性，随着计算机软件和硬件系统的发展，性价比的不断提高，这种优越性将会越来越明显。2.2AutoCADMap3D相关技术概况2.2.1AutoCADMap3D概述AutoCADMap3D是一款基于模型的地图制作和GIS软件，其可以直接访问地图制作和GIS数据，以支持设计、规划和数据管理。智能模型和CAD工具可以帮助开发人员应用地区和行业特定的标准。GIS数据与我们的组织相集成有助于提高质量、工作效率和资产管理水平。AutoCADMap3D软件是一款基于模型的基础设施应用软件，能以广泛的方式访问GIS和CAD数据，帮助GIS、规划和工程设计专业人士评估、访问和共享数据，从而制定合理的方案。此外，AutoCADMap3D具有信息管理和地图制图功能等强大的功能，在此基础上不但可以做出逼真的地理信息模型而且还可以对属性信息进行分析和管理。其可以作为GIS的前端数据采集软件[5]，AutoCADMap3D采用先进的可视化界面和数据库管理制图机制，使得工作人员和计算机之间更加便捷和友善。AutodeskMap3D窗口AutoCADMap3D产品窗口的主要元素如下：（1）功能区。用于地图制作任务的命令。（2）数据表。以表格格式显示属性数据。数据表用于查看地理空间要素的空间数据和属性数据；数据视图用于查看已链接到图形对象的属性数据。（3）任务窗格。任务窗格选项卡用于：①管理地图和地图数据②显示数据图层和为数据图层设置样式③引入和管理勘测数据④发布多页地图册（4）状态栏。检查当前光标位置、更改放大和比例设置、在二维和三维之间切换，还可以使用常用工具。（5）动态输入。在光标所在位置启动命令和响应提示。有经验的AutoCAD用户可以在命令界面使用键盘输入进行高效编辑。地图文件和数据源（1）地图定义AutoCADMap3D地图文件是了解信息的窗口。它具有指向用户包括在地图中的所有数据和图像的链接：①标准AutoCAD对象②来自数据库或文件的空间数据③光栅图像④属性数据(2)显示管理器可以使用显示管理器整理地图中的数据。每个数据集都是一个显示管理器图层。例如，光栅图层可显示某城市的鸟瞰照片。SDF图层可显示表示城市中地块的SDF文件。图形图层可显示目前图形或附着的图形文件中的对象。显示管理器图层与AutoCAD图层不同。在显示管理器中，您可以单独为每个图层设置样式、更改图层顺序以及查看并打印结果。可以指定线条样式、颜色和线宽；填充颜色和样式；标签等。（3）地图文件内容每个AutoCADMap3D地图文件均包含有关连接到数据源、图形、光栅图像和属性数据内容的信息。也存储查询、对象数据、样式信息、打印布局和所有自定义设置。（4）数据源内容数据源是可以在地图中使用的任意信息的源。可以是以下任意内容：①使用Oracle、SQLServer或其他关系数据库管理系统创建的空间数据②基于文件的空间数据存储，例如AutodeskSDF或ESRISHP③AutoCAD图形文件④包含属性数据的电子表格或其他ODBC源⑤光栅图像，例如TIFF或DEM文件源和地图文件之间的关系是动态的。如果源文件中的数据有所更改，则这些更改将在地图文件中更新。更改地图文件中的对象时，可以将这些更改回存到其原始源。（5）已完成地图的用处甚至可以与不具有AutoCADMap3D访问权限的查看者共享地图。例如，您可以通过以下方式共享地图：①打印地图②将地图另存为DWF（可使用AutodeskDesignReview[可在Autodesk网站上获得]查看）③将地图发布到MapGuide④将所有数据转换为AutoCADDWG数据⑤在Web上张贴地图地图文件和显示内容地图文件是连接到地图的所有源的图形，这些源包括地理空间要素、图形对象、光栅图像和属性数据。每个地图文件均可包含多个显示地图（用于打印或联机分发），您从中可以有选择地隐藏或显示地图中的项目。地图仅作为概念结构存在，不是单独的图元或文件。技术人员可以基于数据、图层和其他条件将样式应用到显示地图中的项目。对地图中项目的外观所做的更改不影响地图文件中的实际数据。地理空间要素和图形要素使用AutoCADMap3D处理CAD对象和地理空间要素。可以将它们合并在地图中，编辑任一类型的数据，以及将数据从一种格式移到另一种格式。（1）地理空间要素要素是实际实体（例如道路或电线杆）的空间描述。要素存储在空间数据库中，或者存储为某种文件格式（例如Oracle、ArcSDE、SDF或SHP）。空间数据库或文件统称为要素源。使用开源FDO数据访问技术，AutoCADMap3D可通过原生格式访问空间数据。要使用要素，请连接数据库或文件，然后选择要包含在地图中的要素（要素类）集。（2）图形对象图形对象是DWG文件中的任何对象（例如直线、圆或闭合的多段线）。在当前地图中创建并储存图形对象，或将DWG文件附着到当前地图并查询其中的对象。AutoCADMap3D会记住对象的原始位置，并将编辑过的对象回存至其原始文件。2.2.2AutoCADMap3D功能AutoCADMap3D是一个灵活的开发平台，面向专业土地规划、地图绘制和技术设施管理应用。开发和技术人员可以通过AutoCADMap3D平台，充分利用行业标准开发工具和技术来开发应用。它支持直接访问来自各类资源的CAD、GIS和光栅数据格式，无需数据拷贝或转换。其可以访问GIS图像、点云和业务数据，借助AutoCADMap3D软件，技术人员和开发者可以访问和使用各种来源的CAD和GIS数据。借助天然气、饮用水、污水和电气行业全面的数据模型，可以更轻松地整合分散的资产信息并应用行业标准与业务需求。创建和指定地理坐标使用4,000多个真实世界坐标系或定义用户自己的自定义坐标系。使用转换、弹性拉伸和追踪坐标等工具准确地对AutoCAD设计数据进行地理参考。使用AutoCADMap3D可以合并使用不同坐标系的地图中的数据。要执行此操作，可以指定用于附着图形和当前图形的坐标系。将对象从附着图形引入到当前图形时，这些对象将转换到当前图形的坐标系。合并地理空间要素和图形对象AutoCADMap3D软件集成了计算机辅助设计(CAD)和地理信息系统(GIS)数据。处理数据之后，用户可以将其保留在DWG文件中、将数据转换为外部文件或将数据移动到空间数据库中。（1）DWG数据地图以DWG格式保存。直接打开AutoCAD图形，或附着图形并只查询所需的对象。①将空间数据库中的要素数据与CAD图形中的对象、电子表格中的原始几何图形和光栅图像合并。②要素和对象将自动转换到地图中的坐标系。（2）空间数据连接到要包括的数据：①直接访问和编辑文件和数据库中的空间数据。②无需数据转换，可确保数据的完整性。③连接到可公开获得的Web服务，例如Web地图服务(WMS)和Web要素服务(WFS)。（3）光栅图像添加鸟瞰照片、等高线地图和DEM曲面：①地理参考的图像显示在正确的位置中。②曲面光栅覆盖在高程上。从“任务窗格”连接到数据：①选择数据源。②选择要添加到地图的要素类。③添加的每个要素类都将成为显示管理器中的一个图层。（4）输入数据用户可以输入数据，而不是连接到数据。输入会断开与源的连接并将数据的“快照”添加到地图中。如果在此之后更改了数据，则在地图中将不会看到任何更改，除非再次输入数据。无法在数据源中更新输入的数据。同样，输出数据时，仅输出当前数据。到活动数据的连接将会丢失。（5）集成数据库信息用链接样板将CAD对象关联至常用的数据库。使用关联将地理空间数据关联至ODBC数据存储和数据库。（6）添加勘测数据引入从AutodeskCivil3D输出的点(LandXML)，或从GPS设备输出的ASCII数据，使用“勘测”选项卡输入和组织勘测数据。（7）添加点云数据从LIDAR航空勘测(.LAS)文件或ASCII(.XYZ)文件引入点云数据。使用点云管理器引入点云数据。创建和编辑要素及图形对象连接到要素源时，地图是显示数据的窗口。所做编辑直接在源中进行。数据仍保留在源位置。用户做的所有更改均显示在源中。源中的所有更改会立即反映在用户的地图中。编辑来自附着图形的对象时，AutoCADMap3D追踪每个对象的原始位置，并将这些对象保存回其原始源。（1）使用AutoCAD工具编辑所有数据使用完整的AutoCAD编辑工具和命令添加或更改地图对象。对象源是什么并不重要。编辑并不会转换数据。AutoCADMap3D包括所有AutoCAD编辑工具，以及为创建地图设计的工具（例如使用坐标几何指定点）。借助GIS的易用性来查看和设置样式，借助CAD的强大功能进行编辑。使用功能强大的高精度AutoCAD工具编辑要素，然后将更改保存回数据源。（2）锁定数据，以进行安全编辑对于地理空间要素，用户可以选择如何保存更改。可以设置选项将更改自动保存到原始源，或脱机工作并在完成编辑时更新要素源。检出要素，以针对其他用户锁定要素（如果要素源支持此选项）。将其检回可使其再次可用。对于图形对象，用户可以锁定源图形，其他人便无法使用它们。可以使用保存集选项控制将更改保存回原始图形还是只影响目前地图。（3）清理图形使用图形清理工具，可以自动更正常见绘图和数字化错误。删除重复对象、更正未及点和悬挂对象等。（5）使用坐标几何命令创建和测量直线、曲线、闭合多段线以及多边形的简单坐标几何。绘制地段和现有条件时，通过方向角、方向、偏转角度和方位角输入图形。查看和编辑属性数据属性数据是关于图形对象或要素的非几何图形数据。例如，地块图形可具有属性数据，其列出各地块的所有者及利用情况。(1)对于图形对象，可以执行以下操作：①输入属性数据。②向图形对象附着外部数据链接。③将数据库条目链接到已与图形对象产生关联的数据。④使用数据视图在AutoCADMap3D中创建和管理属性数据。⑤使用属性数据作为查询的基础。⑥在地图上以文本方式显示属性数据。⑦使用数据视图查看链接到图形对象的属性数据。(2)对于地理空间要素数据，可以执行以下操作：①将属性数据存储关联到现有要素类。②在AutoCADMap3D中创建和管理属性数据。③使用属性数据作为查询的基础。④在地图上以文本方式显示属性数据。⑤使用数据表查看和编辑要素的属性数据。（3）数据表使用数据表亮显地图中特定要素的数据。AutoCADMap3D维护空间数据和属性数据之间的链接；在您更新属性数据时，这些更新将动态反映在图形中。数据表显示要素的几何图形和属性数据。可以根据要素源中的任何数据搜索要素和创建要素专题。（3）数据视图若要将属性数据链接至图形对象，请将数据库附着到目前地图。然后使用链接样板将数据连接到对象。将属性数据链接到图形对象，然后通过选择表中已链接数据来亮显地图中的对象。设置数据样式（1）设置图形对象和要素的样式。图层样式管理器如图2-1所示：图2-1关系图设置显示管理器中图层的样式（2）设置曲面的样式直观显示和分析大比例地形信息（数字高程模型[DEM]和ESRI栅格文件）设置光栅曲面的样式，以显示高程，如图2-2所示。①显示高程、坡度和坡向。②创建等高线。③通过山体阴影执行光源研究。④在地形资料上覆盖鸟瞰照片和矢量数据。⑤将结果发布至3DDWF文件，以在免费的Autodesk®DesignReview软件中查看。不需要任何有关AutoCADMap3D的经验。图2-2光栅曲面高程示意图（3）设置点云数据样式按分类、高程、LiDAR强度和RGB值设置点云数据的样式。管理数据（1）AutoCADMap3D起着作为管理大量空间数据的中心的作用；①使用模式编辑器创建新模式。②在现有模式中添加和删除要素及特性。③使用数据连接在AutoCADMap3D中创建数据存储。④输出DWG数据为Oracle格式、ESRIArcSDE格式或AutodeskSDF。⑤将整个地图输出为DWG格式。⑥使用海量复制将数据从一个数据存储复制到另一个数据存储。（2）Spatial数据文件(SDF)Spatial数据文件(SDF)格式可让用户以基于文件的地理空间格式存储几何图形和属性信息。SDF可保留更多信息，并且比DWG具有更快的性能。SDF支持多种几何图形、多表格和空间索引。①使用数据连接直接连接到SDF文件。所做的任何编辑都体现在SDF文件上。②如果从SDF输入数据，输入的数据将成为地图中的图形对象，与SDF文件的活动连接将断开。输入是将数据从SDF转换为DWG的一种方法。③可以使用海量复制将数据从其他地理空间格式复制为SDF格式，和从SDF复制为其他地理空间格式。共享和发布数据（1）共享数据AutoCADMap3D使在组织内部和外部共享数据更容易。（2）将地图发送到现场①将单页或多页地图打印到图纸或文件。②使用“地图册”将大型地图划分为在单独页面上呈现的分幅。可以将图例、标题和其他信息包括在每个页面上。③使用AutodeskMapGuideEnterprise软件将地图发布到Internet。将发布地图中的所有图层、图层定义、动态标签、查询、过滤器和样式（包括点、直线、光栅和其他样式）。如果为不同的缩放级别设置样式，当最终用户在Web浏览器中进行放大或缩小时，地图的外观将更改。缩放时，根据在AutoCADMap3D中建立的设置样式规则更改外观。④将地图发布为单一HTML页面。生成的结果是地图的“快照”，每个人都可以在Web浏览器中查看。⑤以AutodeskDWF格式保存地图，以与AutodeskDesignReview（可免费下载的浏览器）配合使用。在Web或Intranet上分布或发布结果。您可以使用DWF格式创建地图册。⑥输出为其他格式，例如DGN或SHP。⑦创建如文本文件的以逗号分隔报告，其中列出有关附着的图形文件中对象的信息。可以将报告文件输入到电子表格、数据库和文档中。⑧使用“电子传递”打包地图使用的所有文件,并将其发送给另一AutoCADMap3D用户。使用开源和API扩展功能（1）使用开源获得的扩展性通过FDO数据访问技术的功能，用户可以利用开源世界。FDO延伸了数据访问。第三方和开源FDOProvider支持Autodesk目前不支持的数据存储。（2）功能强大的APIAutoCADMap3D附带有完善的.NET应用程序编程接口(API)，组织可使用它们创建自定义工具并自动执行常用的程序。AutoCADMap3D和AutodeskMapGuideEnterprise软件共享统一的地理空间API，以及统一的FDO数据访问技术。使用这些工具来建立共享业务逻辑和常用代码的自定义应用程序。2.2.3AutoCADMap3D的主要技术特点（1）在AutoCADMap3D中处理对象数据，用户将对象的信息存储在DWG文件中，这样的信息称为对象数据，对象数据与图形目标整合，并存储在图形文件中，你可以建立多栏的对象数据表并对不同的对象输入相应的属性值，对象数据和其他属性相比更易于使用，因为对象数据能够与任何对象共同工作，所以它可以运行基于对象数据的查询程序，并应用对象数据创建专题地图。（2）AutoCADMap3D可以输入和输出多种其他的格式文件，AutoCADMap3D的输入/输出引擎可支持所有主要的地理信息系统数据格式，使我们可以读取、写入和转换行业标准格式，包括来自Coverage、E00、DGN、MIF/MID、Tab、VPF、SDTS和SDF等数据。数据处理完之后，可以将格式数据保留在AutoCADMap3D中进行有关数据的维护，也可以输出到Oracle数据库中或者外部文件中。（3）AutoCADMap3D具有强大的数据访问能力，而这其中的关键技术就是FDO数据访问技术，使用FDO数据访问技术可以使AutoCADMap3D能够直接无缝地访问存储于文件和关系数据库以及基于web服务的三维空间数据，它允许开发人员、设计者和地理信息系统有关部门更加有效和准确地访问和共享同一资源的数据。直接访问而不需要进行数据格式的转换，有助于确保数据的准确性，提高用户的工作效率。（4）AutoCADMap3D具有多用户编辑功能。使用该软件的查询功能，多个用户可以同时访问和编辑同一组文件或地图，所有用户都可以在整个过程中使用所有功能，从而有效、可靠的实现用户之间地图和数据的共享，使用户能够尽快的获得自己需要的数据，提高办公效率。（5）AutoCADMap3D具有强大的图形编辑功能。因为AutodeskMap3D是在AutoCAD基础上开发出来的，所以它拥有AutoCAD强大的图形编辑能力，可快速地实现捕捉、删除、移动等功能。3三维空间数据采集背景3.1三维空间信息概述数字地形图广泛应用于测绘相关行业,为了便于进行空间信息的分析和量测,工作人员在二维数字地形图和DEM模型优点的基础上,克服二维地理信息在空间表示、分析和应用方面的不足,提出了许多测绘和表达三维空间信息的想法,例如三维数字地形图[6],三维景观地图，虚拟现实技术等。三维空间信息是指与所研究对象的三维空间特征和分布有关的时间与空间信息,它表示地表物体及其环境固有的形体特征、地理位置、相互关系。三维空间信息主要有：三维地物数据、三维地形数据以及地表和地物的纹理图像数据,是对现实世界的三维空间模型的表示,也是虚拟环境建设的基础。所需获取的数据具体包括三维地物数据，三维地形数据以及纹理图片等。其中三维地形数据是反映了地面高低起伏的数据,三维地物数据主要是反映地物的高度和立体形状及属性。三维空间数据的获取,究其实质是空间定位数据采集[7]。三维空间数据模型主要有混合型数据模型(hybridmodel)、镶嵌的数据模型(tessellatingmodel)、基于矢量的数据模型(vectormodel)和分析型数据模型(analyticalmodel)4种类型[8,9]。3.2三维GIS三维GIS：利用计算机技术、3S技术（GIS、GPS、RS）、三维可视化技术（VR）等对地球空间信息进行编码、转换、存储、分析和显示的信息系统，真三维描述、可视化和分析管理的地理信息系统。二维GIS、2.5维GIS、三维GIS对比如图3-1：图3-1二维GIS、2.5维GIS、三维GIS对比图3.2.1三维地理信息优势三维GIS不但为地理信息判读和空间分析提供了更好的方法，而且为各个行业提供了更直观的辅助方案支持。因此，三维GIS已日益成为GIS发展的重要方向之一。三维GIS拥有更逼真、丰富的平台，利用这一平台可使工作人员将抽象难懂的空间信息直观化和可视化，再结合自己相关的工作经验就可以弄明白，从而做出快速而准确的判断。三维GIS有很多特点，其三个显著的特点如表3-1所示：表3-1三维GIS三个显著的特点直观性巨大的数据量复杂的数据结构直观性是三维GIS的最显著的特点，通过三维可视化技术，用户将得到更好的人机交互接口，更少的训练时间，以及更多的空间信息。三维GIS应用通常具有海量数据(可达数百G)，这种巨大的数据量使得三维GIS需要得到数据库的有效管理，具有高效的数据存取性能。三维GIS不是对二维GIS的简单扩展，三维空间中增加了许多新的数据类型，空间关系变得更加复杂。3.2.2三维GIS主要产品现在，国内外三维GIS产品有很多种，其主要产品如表3-2所示：表3-2三维GIS主要产品产品名称产品特点ArcGISESRI公司推出的ArcGIS不断扩展了它的三维显示与分析组件ArcGIS3DAnalyst。该组件提供用户的功能可以实现基于TIN格式的DEM三维显示和立体分析，数字城市的三维显示、分析与管理，并提供三维建模工具。ERDASIMAGINEERDAS公司推出的ERDASIMAGINE系列产品是一个包括制图和可视化核心功能在内的影像工具软件。其扩充的VirtualGIS模块可以实现实时三维飞行模拟和GIS分析等功能。VRMapVRMap是一个三维可视化平台，可以在多种编程语言平台下进行二次开发。IMAGISIMAGIS是一套以数字正射影像(DOM)，数字地面模型(DEM)、数字线划图(DLG)和数字栅格图(DRG)作为综合处理对象的虚拟现实管理的GIS系统。提供了三维显示、数据库查询以及三维分析等模块。CyberCityCyberCity是专为数码城市建设开发而成的。该软件的主要特点是基于数字摄影测量工作站DPW采集的城市三维编码数据、GIS数据、CAD数据等自动建立三维模型，并具有大范围海量数据三库一体化管理和无缝三维实时漫游功能，并包含和拓展了常规GIS的空间信息查询、表示、分析和决策功能。AutoCADMap3DAutodeskMap3D是全球领先的创建与管理空间数据的工程GIS平台，使用FDO（FeatureDataObjects）技术对GIS数据的直接存取，其完全包含了AutoCAD的全部功能，能够轻松地应用AutoCAD的工具编辑和维护地理空间信息。AutoCADMap3D是全球领先的创建与管理空间数据的工程GIS平台，使用FDO技术对GIS数据的直接存取，而不必理会数据的如何保存以及以何种格式保存的。而且，AutoCADMap3D完全包含了AutoCAD的全部功能，使之能够轻松地应用AutoCAD的工具编辑并维护地理空间信息。3.3三维空间数据采集方法三维空间数据的采集精度要求和二维数字地形图的精度要求是一样的,但信息和数据量大即采样点相对比较密集[10]，目前数据采集的方法有很多，如全站仪测量技术、遥感技术、GPSRTK技术以及摄影测量技术[11]，三维数字地形图的数据采集方法可以从成本、性能、时间、精度等方面进行评价。每一种方法都有各自的应用范围，要选择合适的数据采集方案，应从需求、精度、经费条件、设备条件等方面考虑。三维数据源采集方案对比如表3-3所示：表3-3三维数据源采集方案对比获取方式DEM的精度速度成本更新程度应用范围地面测量非常高（cm）耗时很高很困难小范围区域摄影测量比较高(cm．m)比较快比较高周期性大的工程项目，大范围测量立体遥感低很快低很容易国家范围乃至全球范围GPS比较高(cm．m)很快比较高容易小范围，特别项目地形图手扶跟踪数字化比较低比较耗时低周期性国家范围以及军事应用，中小比例尺数据获取地形图扫描比较低非常快比较低周期性同上激光扫描、干涉雷达非常高(cm)很快非常高容易高分辨率、各种范围4基于AutoCADMap3D的地理空间数据采集和可视化应用4.1AutoCADMap3D的功能解决方案AutoCADMap3D的功能解决方案如表3-4所示：表3-4AutoCADMap3D的功能解决方案使用基础AutoCAD面临的业务挑战AutoCADMap3D扩展功能提供的解决方案由于有许多人处理CAD图纸，或者这些图纸数字化程度不高，因而无法保证准确性和完整性。强大的工具可以帮助您快速轻松地清理CAD图纸，消除重复和错误信息。您需要同时处理CAD图纸和来自承包商及其他部门的数据，但是这些数据不符合您现有的CAD标准（如图层和属性），因此难以使用。使用对象分类来创建标准，并在全部图纸中保持一致。通过将分类应用于新对象或现有对象，可以确保对象符合数据和显示标准。每次只能有一人处理图纸，制约工作效率。多个用户可以同时处理多个DWG™文件，直接记录更新和变更，从而加快项目完成速度。您需要将现有图纸与其他多种来源的数据集成到当前项目中，却发现使用当前的软件无法完成此任务。充分利用原始格式的现有文件。读取和写入多种行业标准格式（例如ESRI®SHP和ArcSDE、MapInfoMIF/MID™和TAB等等）的数据，并将数据集成到您的工作中。贵公司的GIS部门积压了大量地理空间工作，但您无法负担额外的人力成本或购买GIS软件的费用。使用熟悉的AutoCADMap3D软件，使受过CAD培训的现有员工发挥最大作用。结合使用先进的CAD和可直接编辑地理空间数据的功能，从而消除工作积压。您没有必需的文件存取和转换工具，或者这些工具非常繁琐，难以使用。无需进行转换，即可将各种数据按其原始格式（如ESRISHP）拖到项目中，以便将原有的地图和数据用在当前工作中。您需要为地图和设计提供真实环境。使用3,000多个真实坐标系准确为设计和图纸设定地理参考。您需要一种快速简单的方法来创建地图和演示，以有效表达您的创意。轻松整合多种数据来源并为数据设置样式，以亮显道路和公用设施等对象，或使用专题地图分析数据，以显示各种要素特征（如根据土地价值以不同颜色表示的地块）。从一般的地图上升到高级的绘图法和演示。您希望与整个公司内的用户共享已完成的设计和地图。使用不同方式分发地理空间数据、地图和设计，以满足公司的需求。使用AutodeskMapGuide软件直接将地图和设计发布到网上，或作为单独的DWF文件或多页的DWF地图册来分发。您需要为设计和GIS信息创建元数据（关于数据的数据）。自动为CAD和GIS数据创建元数据，以管理和维护您的公司在地理空间数据上的内部投资。4.2AutoCAD数字化采集地理空间数据采用AutoCAD软件管理和开发地形图数据是测绘及相关行业最常用的方法。由于AutoCAD的应用目的是为了绘制地形图，一般我们把地物注记、高程注记等注记信息作为属性数据，按注记文本的格式在AutoCAD中进行组织及管理。在这种组织管理方式下，图形和属性之间的联系仅仅体现在平面位置的接近，所以绘制三维数字地形图就需要解决三维空间信息的提取问题，通常利用AutoCAD所附的VBA、AutoLISP、VisualLISP、ObjectARX四种语言对AutoCAD进行二次开发应用[12]，实现直接从数字地形图中提取地形、地物点的三维坐标.Dat文件[13]。AutoCAD具有很强的图形编辑和绘制功能,现在大部分数字化测绘的内业工作都是在基于AutoCAD二次开发的软件下进行的,下面参照有关技术提出了基于AutoCAD数字化采集GIS数据的方法。其工作流程如表3-5所示：表3-5工作流程基于AutoCAD数字化采集GIS数据的工作流程第一步外业采集数据外业采集第二步检查与处理数据内业处理第三步数据转入AutoCAD第四步数据转出AutoCAD该方法需要解决以下3个问题：一是实体信息在AutoCAD图形数据库中的存放方法，二是地理实体属性信息的编码，三是数据从AutoCAD转入GIS的方法。在AutoCAD3D中的矢量数据类型包括以下几个方面：①需要参与建模的房屋建筑物是以体状数据形式表达的，针对形状不规则的房屋建筑物可以将其抽象为规则的体状模型；②对于道路、电力线等以线状数据形式表示；③对于草地、湖泊面以面状数据形式表示；④对于独立树、路灯、电杆等以点状数据形式表示对于道路、电力线等以线状数据形式表示。4.3AutoCADMap3D数据库应用案例4.3.1数据的输入某城镇在CASS7.0软件中生产了前期地籍数，CASS是在AutoCAD平台上进行二次开发的，因此输入到AutoCADMap3D的数据是不会丢失和发生错误的，AutoCADMap3D和AutoCAD在图形数据方面是完全相同的，在属性数据方面，AutoCADMap3D采用的是对象数据(OData),而CASS采用的是扩展数据(XData)，所以需要将属性数据从扩展数据转换为对象数据，但是AutoCADMap3D并没有提供扩展数据转换为对象数据的工具，不过它给用户提供了可进行二次开发的API接口，通过API接口的二次开发可以实现XData向OData的转换,其实现的原理和方法如下：pEnt->xData(sAppName);//获取XDade_oddefinetab(structresbuf*tab_defn);//创建OData表//给实体附着OData表.intade_odaddrecord(ads_nameename,char*table);//给实体添加指定OData表制定字段的值.intade_odsetfield(ads_nameename,char*table,char*field,intrecnum,structresbuf*value);通过以上程序代码就完成了扩展数据转换为对象数据的属性数据格式的转换，从而完成了第一步工作：数据的输入。4.3.2数据的编辑AutoCADMap3D具有AutoCAD强大的数据编辑功能,另外，AutoCADMap3D还具有强大的拓扑处理、图形清理功能,使用户更方便和快捷的处理数据。采用AutoCADMap3D编辑地籍数据一般的步骤有:创建质心、图形清理、创建拓扑、拓扑转多边形等,以ZD层为例介绍AutoCADMap3D处理城镇地籍库前数据的步骤:（1）创建质心程序会为选择的每个多边形创建一个质心点,并且会把多边形的对象数据属性赋值到质心上,如图4-1所示,创建的质心用于后续创建拓扑使用。图4-1创建质心（2）图形清理图形清理可以执行下列操作:延伸未及点、打断交叉对象、捕捉聚合节点、融合伪节点、删除悬挂对象、删除重复项、零长度对象、简化对象、删除短对象、清理多段线等,如下图所示执行上述清理动作有先后顺序,根据不同的需求选择合适的清理顺序。执行完图形清理可以消除图形数据大部分拓扑错误。以城镇地籍的宗地为例,执行了上述清理操作,就不会出现宗地之间有缝隙和交叉的错误。多个图层一起清理可以消除层间的拓扑错误,比如城镇地籍的宗地层和房屋层之间就有房屋跨宗地或者说宗地切割房屋的拓扑错误,我们把宗地层和房屋层一起清理,就不会存在这种错误。图4-2图形清理（3）创建拓扑图形清理之后,图形中只有点和线,通过创建拓扑,记录点和线的位置关系、线与线的连通关系来构成面。创建拓扑的过程可能会出现错误,有错误就不会完成拓扑创建,AutoCADMap3D会根据不同的错误类型在错误的地方做不同的标记,根据标记修改完重新创建拓扑,如图3所示。图4-3创建拓扑（4）数据库的链接AutoC