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第 1 期应用技术CAD 到 GIS 格式数据转换技术及其在地铁保护巡查系统中的应用彭达高修强张文国(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，311122，杭州第一作者，工程师)摘要针对地铁建设过程中，CAD(计算机辅助设计)格式数据难以被二次处理或调用分析的问题，运用 FME(空间操纵引擎)数据转换思想，将 Shapefile 格式数据作为 CAD格式数据与可在地图上直观展示的商用 GIS(地理信息系统)数据相互转换的中间媒介，同时结合 GIS 领域的数据渲染及空间分析技术，实现了 CAD 格式数据与 GIS 地图的融合处理。最终，研发了一套巡查管理系统，其功能包括:巡检人员实时作业轨迹记录、在建项目与地铁保护区的外轮廓范围相对位置展示、最近距离测算、地铁保护区范围在实景三维城市模型中的叠加展示。关键词地铁;数据转换技术;地铁保护巡查系统中图分类号U29-39DOI:1016037/j1007869x202301041CAD to GIS Data Conversion Technology andthe Application in Metro Protection Patrol Sys-temPENG Da，GAO Xiuqiang，ZHANG WenguoAbstractIn view of the problem that the CAD(computer-ai-ded design)format data is hard to be reprocessed or analyzedduring metro construction，by using the FME(feature manipu-lation engine)data conversion idea，the Shapefile format datais taken as an intermediate format for the conversion of CADformat datatocommercialGIS(geographicinformationsystem)data that can be visually displayed on the map At thesame time，combined with the data rendering and spatialanalysis technology in the GIS field，the fusion processing ofCAD format data and GIS map is realized Finally，a set of in-spection management system is developed，with functions in-cluding real-time operation trajectory recording of inspectionpersonnel，display of the relative position of the projects underconstruction and the outer contour of metro protection area，theclosest distance measurement，and the superimposed display ofthe scope of metro protection area in 3D city realistic modelKey wordsmetro;data conversion technology;metro protec-tion patrol systemAuthors addressPower China Huadong Engineering Corpo-ration Limited，311122，Hangzhou，China目前，城市基础地理信息数据均以 CAD(计算机辅助设计)格式数据存储，随着 GIS(地理信息系统)技术的推广以及数字孪生城市概念的兴起，CAD 格式数据在图形表现形式以及图形对象属性的展现上难以满足城市建设运维期的需要，勘测设计方交付的 CAD 格式数据难以被二次处理或调用分析，无法实现除了信息存储以外更多的功能。如何高效便捷地将地铁建设期的 CAD 格式数据转换成 GIS 数据、如何完成指定场景的空间分析和数据融合、如何构建形象化的场景是目前地铁保护巡查工作的重点。CAD 格式数据与 GIS 数据均建立在空间坐标系中，可以描述图形间的拓扑关系。在图形的表现形式上，CAD 格式数据主要包含颜色、线型、符号等静态特征，不同图层对应的实体含义通常以图层命名区分，数据呈现非关系性，难以进行信息化、数字化抽象及计算机语义化处理。而 GIS数据的属性内容灵活多样，可以便捷地区分不同地物，便于进行抽象化和信息化管理1。针对地铁建设过程中，车站、线路、区间的 CAD格式数据难以被二次处理或调用分析的问题，结合FME(空间操纵引擎)数据转换技术与 GIS 空间分析技术，将 Shapefile 格式数据作为 CAD 格式数据与可在地图上直观展示的商用 GIS 数据相互转换的中间媒介，同时结合 GIS 领域的数据渲染及空间分析技术，实现了 CAD 格式数据与 GIS 地图的融合处理。最终，研发了一套巡查管理系统，其功能包括:巡检人员实时作业轨迹记录、在建项目与地铁保护区的外轮廓范围相对位置展示、最近距离测算、地铁保护区范围在实景三维城市模型中的叠加展示。本文研究可为地铁日常保护巡查工作提供102第 1 期应用技术图 1CAD 修补完善前后的南昌地铁 2 号线线路、车站及地铁保护区轮廓图Fig1Outline map of Nanchang Metro Line 2 routes，stationsand metro protection area in CAD before and after patc-hing and improvement将修补完善后的地铁线路、地铁车站及地铁保护区轮廓图导入 ArcGIS 平台，依据表 1 中的对应关系，将地铁车站和区间中的线(Polyline 属性数据)、地铁保护区中的面(Polygon 属性数据)导出为Shapefile 格式数据。在 ArcGIS 平台中将地铁保护的 CAD 格式数据转换成 Shapefile 格式数据，其软件截图如图 2 所示。图 2CAD 格式数据转换为 Shapefile 格式数据软件截图Fig 2Screenshot of the conversion software from CADformat data to Shapefile format data导出的 Shapefile 格式数据通过 MapShaper 网站即可便捷地转换成计算机所需的 JSON(Java-Script对象简谱)格式数据。经转换后的文件是一系列的点集，通过前端开发可以直接与商用地图融合，并最终形成可用于地铁保护巡查系统的标识地图。南昌地铁 2 号线地铁保护巡查地图如图 3所示。CAD 格式数据与 GIS 地图融合后，结合北斗定位能够为现场巡查人员提供手持端软件，在地铁保护区地图上实时展示巡查人员的巡检轨迹，其软件截图如图 4 所示。引入 GIS 面域分析技术可以实现判断巡查人员进出地铁保护区范围的自动提醒功图 3南昌地铁 2 号线地铁保护巡查地图Fig3Map of Nanchang Metro Line 2 metro protectioninspection图 4地铁保护区巡查人员轨迹展示软件截图Fig4Screenshot of the display software of metro protectionarea inspection personnel trajectory能，能够自动测算巡查人员的当前位置与地铁保护区外边线的最近距离，并以此精准判断周边地铁工程项目是否位于地铁保护区范围。GIS 面域分析及距离自动测算软件截图如图 5 所示。利用辅助倾斜摄影技术，通过 SuperMap GIS(北京超图地理信息系统软件)将二维的地铁保护区边线与三维地面融合，可以将地铁保护区范围在城市三维实景模型中叠加展示出来，如图 6 所示。图 5GIS 面域分析及距离自动测算软件截图Fig5Screenshot of GIS area analysis and distance automaticcalculation software302