CN117251518A - 一种gis平台和cad平台同步运行的城市安全规划设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空间规划技术领域，具体为一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，包括确定综合坐标转换模型；计算转换参数；根据源坐标和目标坐标的元数据配置表，将坐标系成果自动转换为相应的坐标类型；进行转换精度评定；检查转换质量；CAD图形属性信息管理和CAD数据集成管理。本发明既可以按照一张图坐标定位方式实现服务器端的CAD和GIS文件混合调图，也可以实现属性查询、指标统计等功能，还可以与项目管理系统和规划编制设计软件结合，使编制项目数据调用更新和设计成果管用一体，最终实现GIS平台和CAD平台的同步运行。

Description

一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法
技术领域
本发明涉及空间规划技术领域，具体为一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法。
背景技术
城市安全规划作为城乡规划建设的重要组成部分，在城市风险防控和安全城市建设中发挥着关键作用，涉及安全韧性空间优化、安全设施布局、安全风险应对等内容。在空间精细化治理要求背景下，城市安全规划需与国土空间规划充分衔接，规划成果需要国土空间规划GIS数据库做支撑。但目前城市安全规划的编制环境由CAD占据主导，数据交互困难，数据质检软件多，质检错误修复功能少，修复工作量大。大数据分析需要的数据获得困难，有数据的不会分析，会分析的数据少。不同层面的数据共享和交互困难，申请流程长，使用不方便，具有表现在：
一、由于文件格式数据便于数据流转和交换而被广泛采用，因此在设计人员本地机器上往往会有多种文件格式的GIS数据存在。尽管每种格式数据都有相应的GIS软件及工具可以打开查看和编辑，或者将GIS文件转成DWG文件再使用，但对于广大使用CAD软件的设计工作者来说，由于缺少在CAD环境下直接调用这些文件的工具，使用起来还是不太方便。
二、由于文件数据共享应用方式的安全局限性，许多单位已将需要共享应用的核心数据进行集中GIS建库，一方面为了安全汇聚相关数据资源，另一方面也可以进行多种规划数据分析，但如何在CAD平台上直接调用这些数据资源，实现数据资源的管用结合，也是广大设计人员的迫切需求。
三、目前很多城市GIS大数据采用集中管理，以发布GIS服务方式来共享数据。这种服务提供的数据在一般管理软件上可以很方便地调用展示，规划设计单位在CAD环境下远程调用这些数据服务却很困难，而目前市面上能够在CAD中调用GIS服务的插件工具很少，且以调用GIS光栅服务为主，在CAD中显示为图片导致绘图时无法捕捉定位，同时图片无法查看属性信息。
因此，亟需提供一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，实现GIS平台和CAD平台同步运行。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，解决各种常用的GDB、SHP、MDB等GIS格式文件在CAD平台上的调用问题，实现在编制设计时可以导入GIS数据作为底图，且可按坐标位置进行叠加显示，并将GIS属性匹配为CAD格式属性，实现图属互查。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，包括以下步骤：
S1：确定综合坐标转换模型，所述坐标转换模型包括平面四参数模型和布尔莎七参数模型；
S2：计算转换参数；根据源坐标和目标坐标的元数据配置表，将坐标系成果自动转换为相应的坐标类型；
S3：转换精度评定；
S4：转换质量检查；通过搭建数据中台来为城市安全规划数据进行质检、入库、更新、出库的一体化流程；并对坐标转换后的参数进行质量检查，包括内容质量检查和精度质量检查；
S5：进行CAD图形属性信息管理；
S6：进行CAD数据集成管理。
本发明进一步设置为：步骤S1具体为，首先将相关图形图像文件汇总管理，对城市安全规划的成果坐标进行整理，整理成统一格式的文件并以坐标成果名称进行命名，按照目录和格式的要求进行存放；然后通过平面四参数模型和布尔莎七参数模型计算实现GIS数据导入导出，若计算GIS数据时有目录中存放的成果坐标，则程序自动递归调用函数计算子目录下的成果坐标的转换参数。
本发明进一步设置为：所述按照目录和格式的要求进行存放，具体为分别按照地级市、县、区进行存放和元数据配置。
本发明进一步设置为：所述平面四参数模型是一种相似变换，用于小区域坐标转换，其表达式为：
式中，Δx，Δy分别为坐标平移参数，m为尺度参数，α为角度旋转参数，当k＝2000时，xk、yk分别为国家大地坐标系下的平面直角坐标当j＝80时，xj、yj分别是西安80坐标系下的平面直角坐标；
所述布尔莎七参数模型用于大区域坐标转换，其表达式为：
式中，ΔX，ΔY，ΔZ分别为三个坐标平移参数，ωX，ωY，ωZ分别为三个坐标轴的旋转参数，m为尺度参数，当k＝2000时，Xk、Yk、Zk分别为国家大地坐标系下的空间直角坐标当j＝80时，Xj、Yj、Zj分别是西安80坐标系下的空间直角坐标。
该模型利用两种坐标系的重合点，计算转换参数可采用平面四参数模型或布尔莎七参数模型，通过检核点的检核结果，选取最优的转换模型、参数和属性(包括属性编辑、属性统计、属性分析、属性符号化、要素配置、面裁剪分割合并等)能生成，处理不同格式数据的自动转换，解决城市安全规划数据格式多样、标准不统一、实现项目资料的集中与协同管理，助力城市安全规划编制工作的开展。
本发明进一步设置为：步骤S2具体为，
S21：根据需计算模型的类型，转换源坐标和目标坐标格式，使用平面四参数模型时，将源坐标和目标坐标分别转换为高斯平面坐标；当源坐标为大地坐标时，则应根据其元数据配置情况，转换为高斯平面坐标后计算四参数；
使用布尔莎七参数模型时，需要将源坐标和目标坐标分别转换为空间直角坐标；当源坐标为高斯平面坐标，则应根据其元数据配置情况，先转换为大地坐标，再转换为空间直角坐标后计算七参数；
S22：制定相关影响因素，对模型中的重合点进行定级分类，确定的重合点坐标，用所有点求取转换参数，计算转换残差，删除点位残差大于设置值倍的中误差的点，重新计算转换参数及转换残差，重复这一过程，直到所有点的残差均满足小于设置值倍中误差的精度要求。
S23：转换参数计算完成后，将每个地区的转换参数，符合精度要求的数据整理为表格形式，对于不满足精度要求的转换参数，手动计算并调整参与计算的控制点，直至满足精度要求，最后对转换参数命名，便于后期调用和坐标转换。
根据《大地测量控制点坐标转换技术规程》的要求，依据计算转换参数的重合点残差中误差评估坐标转换精度，残差小于3倍点位中误差的点位精度满足要求，对于不满足要求的转换参数，程序可标记提示，可手动计算并调整参与计算的控制点，直至满足精度要求。
需要说明的是，由于坐标成果名称是要求唯一的，可通过遍历文件夹，对文件夹内符合精度要求的参数文件统一合并为一个文件，采用两套坐标成果名称的组合进行命名，达到转换参数名称唯一的目的。
本发明进一步设置为：步骤S3具体为，为了评定坐标的精度，需要计算转换点即内符合和检验点即外符合X、Y坐标重合点残差的最大值、最小值、平均值以及中误差，
其中重合点残差V计算公式如式：
V＝重合点转换坐标值－重合点已知坐标值
坐标分量中误差计算公式为:
当求内符合或外符合精度时，v为拟合点或检验点原始X、Y坐标分量与转换后X、Y坐标分量之差，n为转换点或检验点个数；
平面点位中误差计算公式：
其中，δX为转换后的X轴坐标分量中误差，δY为转换后的Y轴坐标分量中误差。
本发明进一步设置为：步骤S4中所述内容质量检查包括，检查转换前后文件个数、属性信息、数据分层等是否一致，转换后的数据是否有漏转、错转、转丢、转乱。
本发明进一步设置为：步骤S4中所述精度质量检查可通过同步转换或特征转换检验；
所述同步转换，根据数据生产规范和基础地理实体数据规范，进行整理和分析，建立要素到基础地理实体图形及语义两方面的映射模型，数据转换前对数据进行预检查，确保待转换的数据符合映射模型中的规则要求，检查内容包括图层名称、几何类型和日期格式，将存在质量问题的要素直接输出；转换时通过预检查的建立的映射模型，建立空间图形和语义属性的自动转换流程，完成基础地理实体数据的自动转换；转换后的坐标与检核点实际坐标做对比，分析精度，主要是针对数据生产完成后，其空间几何、属性字段与拓扑关系等是否满足相应的标准要求。
所述特征转换，是利用转换坐标与实测坐标对比分析转换精度，主要是针对数据在写入数据库前进行验证，保证其能顺利入库，检查相应的空间几何图形和属性指标值正确性，确保后期在数据库中做统计和空间分析的正确性与准确性，所述检查相应的空间几何图形和属性指标值正确性包括：打折线检查，连通性检查，面裂隙检查，面与边线套合检查，面重叠检查，图幅间接边检查，图幅内接边检查，伪节点检查，线实交检查，线虚交检查，线重叠检查，悬挂点检查和属性结构检查。
本发明进一步设置为：步骤S5具体为，首先是项目相关图形图像文件的汇总管理，管理人员使用图层与文件控制实现属性编辑、属性统计、属性分析、属性符号化、要素配置、要素转换、属性标注、属性填色等操作，并通过图形工具中的面裁剪、面分割、面合处理复合面的裁剪与分割，与及复合面的面积属性的重新计算，保证其新生成的面要素面积值的准确性，实现项目资料的集中与协同管理；
其次是DWG信息图管理，DWG信息图是“图形+属性”的表达方式，图形与属性一体化存储，DWG文件可以视为图形数据库，所存储的数据格式公开透明，任何软件都可以识别数据做进一步处理；建立与软件无关的开放式数据载体称为以数据为中心实现图形与属性一体化，按属性进行查询统计，可以将GIS数据导入CAD中作为设计底图，也可以将设计成果导出成GIS格式上交，通过制定的国土空间规划数据库标准，非标准数据可通过要素转换转换为标准的数据格式，实现CAD数据与GIS数据与国土空间规划数据标准完美对接，从而为城市安全规划成果数据标准化提供支撑。
最后是辅助绘图工具集成，包括图形裁剪、图形转图像、多边形生成编辑、图形检查、图层显示控制等，通过调用多源数据，CAD、GIS、EXCEL、TXT、JPG等各类数据还原图形、符号化及属性内容，任何图形都具有几何特征属性，例如坐标、长度、面积等，也可能具备专业属性信息，例如地块的性质、容积率、绿地率等，借助CAD提供XDATA扩展数据方式，可以将专业属性信息直接保存在对应的图形上，所述专业属性信息包括了要素代码、字段名、中文名与数据值；
将专业属性信息存储为属性代码，通过专业属性代码，将项目相关文件统一存储在可以共享的网络路径上，通过文件引用或参照功能，实现设计人员相互引用中间成果，可以根据需要将部分引用的图形并入本图，将文件按图层拆分成若干文件，可以提高文件级协同的效率。采用扩展属性，实现属性可视化，实现CAD属性存储。图形属性数据结构采用开放式的数据标准，图形信息文件可以直接导入GIS以及相关规划资源库。扩展属性采用字段、中文描述、属性值三段式描述，能兼容现阶段大部分二次开发软件中的属性结构。扩展属性存储通过TIP显示技术实时动态显示最新属性信息，达到图属一体化。
其中，标准化的属性保存格式如下：
(-3(要素代码(1000“要素中文名”))
(属性代码1(1000“属性名称1＝数据值1”))
(属性代码2(1000“属性名称2＝数据值2”))
……
)
非标准化的属性保存格式如下：
(-3(属性中文名1(1000“属性值1”))(属性中文名2(1000“属性值2”))……)。
本发明进一步设置为：步骤S6具体为通过GIS数据调用技术，将本地的GIS文件进行图形和属性还原，将属性写入CAD实体的扩展信息中；以扩展属性的要素类进行属性的排列管理，模仿GIS的属性管理机制，将所有CAD图层以要素类的方式进行管理，包括坐标范围、文本标记等信息，并且可以根据这些属性信息进行图形和属性的相互查询，采用COPY技术，实现调用图形的完整与快速，既可以按照一张图坐标定位方式实现服务器端的CAD和GIS文件混合调图，也可以实现属性查询、指标统计等功能，还可以与项目管理系统和规划编制设计软件结合，使编制项目数据调用更新和设计成果管用一体，最终实现GIS平台和CAD平台的同步运行。
综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、本发明为解决本机各种常用的GDB、SHP、MDB等GIS格式文件在CAD平台上的调用问题，通过CAD与GIS数据转换工具打通了CAD与GIS的鸿沟，从而让设计师在编制设计时可以导入GIS数据作为底图，且可按坐标位置进行叠加显示。例如城市安全规划的GIS数据一键调用，还原图形并且按配置进行符号化处理，并将GIS属性匹配为CAD格式属性，实现图属互查。设计完成后，又可将CAD数据导出为GIS格式的提交成果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体流程图；
图2为本发明实施例搭建的数据中台应用场景示意图；
图3为本发明实施例中内容质量检验的流程图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
实施例：
如图1-3所示，为本发明较佳实施例，一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，包括以下步骤：
S1：确定综合坐标转换模型，所述坐标转换模型包括平面四参数模型和布尔莎七参数模型；
首先将相关图形图像文件汇总管理，对城市安全规划的成果坐标进行整理，整理成统一格式的文件并以坐标成果名称进行命名，按照目录和格式的要求进行存放；然后通过平面四参数模型和布尔莎七参数模型计算实现GIS数据导入导出，若计算GIS数据时有目录中存放的成果坐标，则程序自动递归调用函数计算子目录下的成果坐标的转换参数。
所述按照目录和格式的要求进行存放，具体为分别按照地级市、县、区进行存放和元数据配置。
所述平面四参数模型是一种相似变换，用于小区域坐标转换，，其表达式为：
式中，Δx，Δy分别为坐标平移参数，m为尺度参数，α为角度旋转参数，当k＝2000时，xk、yk分别为国家大地坐标系下的平面直角坐标当j＝80时，xj、yj分别是西安80坐标系下的平面直角坐标；
所述布尔莎七参数模型用于大区域坐标转换，其表达式为：
式中，ΔX，ΔY，ΔZ分别为三个坐标平移参数，ωX，ωY，ωZ分别为三个坐标轴的旋转参数，m为尺度参数，当k＝2000时，Xk、Yk、Zk分别为国家大地坐标系下的空间直角坐标当j＝80时，Xj、Yj、Zj分别是西安80坐标系下的空间直角坐标。
该模型利用两种坐标系的重合点，计算转换参数可采用平面四参数模型或布尔莎七参数模型，通过检核点的检核结果，选取最优的转换模型、参数和属性(包括属性编辑、属性统计、属性分析、属性符号化、要素配置、面裁剪分割合并等)能生成，处理不同格式数据的自动转换，解决城市安全规划数据格式多样、标准不统一、实现项目资料的集中与协同管理，助力城市安全规划编制工作的开展。
S2：计算转换参数；根据源坐标和目标坐标的元数据配置表，将坐标系成果自动转换为相应的坐标类型；
S21：根据需计算模型的类型，转换源坐标和目标坐标格式，使用平面四参数模型时，将源坐标和目标坐标分别转换为高斯平面坐标；当源坐标为大地坐标时，则应根据其元数据配置情况，转换为高斯平面坐标后计算四参数；
使用布尔莎七参数模型时，需要将源坐标和目标坐标分别转换为空间直角坐标；当源坐标为高斯平面坐标，则应根据其元数据配置情况，先转换为大地坐标，再转换为空间直角坐标后计算七参数；
S22：制定相关影响因素，对模型中的重合点进行定级分类，确定的重合点坐标，用所有点求取转换参数，计算转换残差，删除点位残差大于设置值倍的中误差的点，重新计算转换参数及转换残差，重复这一过程，直到所有点的残差均满足小于设置值倍中误差的精度要求。
S23：转换参数计算完成后，将每个地区的转换参数，符合精度要求的数据整理为表格形式，对于不满足精度要求的转换参数，手动计算并调整参与计算的控制点，直至满足精度要求，最后对转换参数命名，便于后期调用和坐标转换。
根据《大地测量控制点坐标转换技术规程》的要求，依据计算转换参数的重合点残差中误差评估坐标转换精度，残差小于3倍点位中误差的点位精度满足要求，对于不满足要求的转换参数，程序可标记提示，可手动计算并调整参与计算的控制点，直至满足精度要求。
需要说明的是，由于坐标成果名称是要求唯一的，可通过遍历文件夹，对文件夹内符合精度要求的参数文件统一合并为一个文件，采用两套坐标成果名称的组合进行命名，达到转换参数名称唯一的目的。
S3：转换精度评定；
为了评定坐标的精度，需要计算转换点即内符合和检验点即外符合X、Y坐标重合点残差的最大值、最小值、平均值以及中误差，
其中重合点残差V计算公式如式：
V＝重合点转换坐标值－重合点已知坐标值
坐标分量中误差计算公式为:
当求内符合或外符合精度时，v为拟合点或检验点原始X、Y坐标分量与转换后X、Y坐标分量之差，n为转换点或检验点个数；
平面点位中误差计算公式：
其中，δX为转换后的X轴坐标分量中误差，δY为转换后的Y轴坐标分量中误差。
坐标转换参数计算检查，主要检查重合点选取的数量、分布情况、内符合精度和外符合精度是否符合技术设计书规定。本发明选取了32个点作为计算转换参数的重合点，点位分布均匀合理，重合点残差中误差均小于3倍点位中误差。另外，选取了38个点作为外部检核点，检查由转换参数计算的点位坐标与其已知点位坐标进行比较，点位残差中误差均小于3倍点位中误差，计算结果符合规范要求。
S4：转换质量检查；如图2所示，通过搭建数据中台来为城市安全规划数据进行质检、入库、更新、出库的一体化流程；并对坐标转换后的参数进行质量检查，包括内容质量检查和精度质量检查；
如图3所示，步骤S4中所述内容质量检查包括，检查转换前后文件个数、属性信息、数据分层等是否一致，转换后的数据是否有漏转、错转、转丢、转乱。
步骤S4中所述精度质量检查可通过同步转换或特征转换检验；；
所述同步转换，即转换前选取外部检核点加入待转数据进行预检查，根据数据生产规范和基础地理实体数据规范，进行整理和分析，建立要素到基础地理实体图形及语义两方面的映射模型，确保待转换的数据符合映射模型中的规则要求；转换时通过预检查的建立的映射模型，建立空间图形和语义属性的自动转换流程，完成基础地理实体数据的自动转换；转换后的坐标与检核点实际2000坐标做对比，分析精度，包括空间几何、属性字段与拓扑关系等是否满足相应的标准要求。
所述特征转换，即外业实测该特征点的坐标，利用转换坐标与实测坐标对比分析转换精度，主要是针对数据在写入数据库前进行验证，保证其能顺利入库，保证相应的空间几何图形和属性指标值正确性，确保后期在数据库中做统计和空间分析的正确性与准确性，包括几何图形、属性结构、属性字段值，包括压盖检查、缝隙检查、自相交检查等，检查关键点主要包括打折线检查、连通性检查、面裂隙检查、面与边线套合检查、面重叠检查、图幅间接边检查、图幅内接边检查、伪节点检查、线实交检查、线虚交检查、线重叠检查、悬挂点检查和属性结构检查等13种。
其中，打折线检查具体为检查线、面在给定容差范围内的打折线。当连续的三个不同点构成的两条线段，其角度小于给定容差，并且至少存在一条线段的长度小于给定容差，则认为这两条线段构成的线为打折线，并将此点移除再作判断。
连通性检查，检查线要素的连通性。对于每个线要素的端点，如果在给定的容差内可以找到其它线要素的端点，并且它们之间的距离均大于0，则认为此点为未连通点。如果某条线段的两个端点都在未连通点的容差内，列表保留距离近的那个端点。
面裂隙检查，检查面之间的缝隙。多个面的缝隙如果在面积容差范围内，则视为缝隙面。
面与边线套合检查，线要素与面要素套合检查。如果线要素在面边界的某个缓冲容差范围内，则线要素与面要素套合，否则为不套合情况。如果缓冲容差为0，则线要素与面要素边界完全重合才算是套合的。
面重叠检查，面要素重叠检查。共分三种情况：面部分重叠、面包含面、面完全重叠。对于“部分重叠”，如果面要素的重叠部分在容差范围内，那么，该情况不算“部分重叠”；如果超过容差范围，则属于“部分重叠”。
图幅间接边检查，给定容差上、下限，检查图幅间接边的线、面要素。对于线要素，只判断线的两个端点。如果端点在容差下限内，能够找到其他图幅内的线要素端点，则认为该线是已经几何接边的线要素。如果超过容差下限，又未超过容差上限，则认为该线是需要几何接边的线要素。如果超过容差上限，则认为该线要素找不到与之几何接边的要素。其中，端点与它找到的每个端点两两一组。判断要素的几何接边情况之后，按照之前几何接边的分组情况，判断要素的属性是否接边。
图幅内接边检查，给定容差上、下限，检查与内图廓接边的线、面要素。对于线要素，只判断线段的两个端点。如果端点在容差下限内，则认为已接边；若端点未在容差下限内，而在容差上限内，则认为未接边；超过容差上限部分不予考虑。对于面要素，只判断组成面的各个边的情况。
伪节点检查，线要素伪节点检查。在容差范围内，线要素端点除自身所在线要素外，存在且只存在一条与之连通的线，则此端点视为伪节点。
线实交检查。线要素的实交检查。线实交指在线相交不应该产生节点的地方，存在节点的情况。只要有一条线产生了节点，则视为实交。
线虚交检查，线要素的虚交检查。线虚交指在线相交必须产生节点的地方，节点不存在的情况。只要有一条线未产生节点，则视为虚交。
线重叠检查，线要素重叠检查。共分两种情况：严格的线重叠以及在容差范围内的线重叠。对于容差范围内的线重叠，重叠的线要素被分成两两一组(若有三个线要素重叠，则被分成三组)，重叠部分为组内线要素(两线要素相互之间)在另一线要素容差缓冲区内的部分。如果重叠部分的最大线长度大于给定的长度限制，则认为是重叠的，否则认为是不重叠的。
悬挂点检查，检查线要素悬挂点。线要素端点在给定的点容差范围内，如果除自身所在线要素外，不存在与之相连的要素，则视为悬挂点。
属性结构检查，输入两个格式(Schema)，以Base端口的格式为标准，对Candidate端口与Base端口的属性结构作比较。
将以上检查方法同时结合相应数据格式模块可以快速定制搭建所需的质量检查项，并可以进行灵活的组合封装形成各种质量检查方案。质量检查方案首先读取数据需求分析与配置外部参照表与相关参数后表进行挂接，然后将模块参数格式分析，把质检项封装后到转换器进行生成错误与描述，最后作项服务集成到数据中台。
S5：进行CAD图形属性信息管理；
首先是项目相关图形图像文件的汇总管理，管理人员使用图层与文件控制实现属性编辑、属性统计、属性分析、属性符号化、要素配置、要素转换、属性标注、属性填色等操作，并通过图形工具中的面裁剪、面分割、面合处理复合面的裁剪与分割，与及复合面的面积属性的重新计算，保证其新生成的面要素面积值的准确性，实现项目资料的集中与协同管理；
其次是DWG信息图管理，DWG信息图是“图形+属性”的表达方式，图形与属性一体化存储，DWG文件可以视为图形数据库，所存储的数据格式公开透明，任何软件都可以识别数据做进一步处理；建立与软件无关的开放式数据载体称为以数据为中心实现图形与属性一体化，按属性进行查询统计，可以将GIS数据导入CAD中作为设计底图，也可以将设计成果导出成GIS格式上交，通过制定的国土空间规划数据库标准，非标准数据可通过要素转换转换为标准的数据格式，实现CAD数据与GIS数据与国土空间规划数据标准完美对接，从而为城市安全规划成果数据标准化提供支撑。
最后是辅助绘图工具集成，包括图形裁剪、图形转图像、多边形生成编辑、图形检查、图层显示控制等，通过调用多源数据，CAD、GIS、EXCEL、TXT、JPG等各类数据还原图形、符号化及属性内容，任何图形都具有几何特征属性，例如坐标、长度、面积等，也可能具备专业属性信息，例如地块的性质、容积率、绿地率等，借助CAD提供XDATA扩展数据方式，可以将专业属性信息直接保存在对应的图形上，所述专业属性信息包括了要素代码、字段名、中文名与数据值；
将专业属性信息存储为属性代码，通过专业属性代码，将项目相关文件统一存储在可以共享的网络路径上，通过文件引用或参照功能，实现设计人员相互引用中间成果，可以根据需要将部分引用的图形并入本图，将文件按图层拆分成若干文件，可以提高文件级协同的效率。采用扩展属性，实现属性可视化，实现CAD属性存储。图形属性数据结构采用开放式的数据标准，图形信息文件可以直接导入GIS以及相关规划资源库。扩展属性采用字段、中文描述、属性值三段式描述，能兼容现阶段大部分二次开发软件中的属性结构。扩展属性存储通过TIP显示技术实时动态显示最新属性信息，达到图属一体化。
其中，标准化的属性保存格式如下：
(-3(要素代码(1000“要素中文名”))
(属性代码1(1000“属性名称1＝数据值1”))
(属性代码2(1000“属性名称2＝数据值2”))
……
)
非标准化的属性保存格式如下：
(-3(属性中文名1(1000“属性值1”))(属性中文名2(1000“属性值2”))……)。
S6：进行CAD数据集成管理。具体为通过GIS数据调用技术，将本地的GIS文件进行图形和属性还原，将属性写入CAD实体的扩展信息中；以扩展属性的要素类进行属性的排列管理，模仿GIS的属性管理机制，将所有CAD图层以要素类的方式进行管理，包括坐标范围、文本标记等信息，并且可以根据这些属性信息进行图形和属性的相互查询，采用COPY技术，实现调用图形的完整与快速，既可以按照一张图坐标定位方式实现服务器端的CAD和GIS文件混合调图，也可以实现属性查询、指标统计等功能，还可以与项目管理系统和规划编制设计软件结合，使编制项目数据调用更新和设计成果管用一体，最终实现GIS平台和CAD平台的同步运行。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确定综合坐标转换模型；所述坐标转换模型包括平面四参数模型和布尔莎七参数模型；
S2：计算转换参数；根据源坐标和目标坐标的元数据配置表，将坐标系成果自动转换为相应的坐标类型；
S3：进行转换精度评定；
S4：转换质量检查；通过搭建数据中台来为城市安全规划数据进行质检、入库、更新、出库的一体化流程；并对坐标转换后的参数进行质量检查，包括内容质量和精度质量；
S5：进行CAD图形属性信息管理；
S6：进行CAD数据集成管理。
2.根据权利要求1所述的一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，其特征在于，步骤S1具体为，首先将相关图形图像文件汇总管理，对城市安全规划的成果坐标进行整理，整理成统一格式的文件并以坐标成果名称进行命名，按照目录和格式的要求进行存放；然后通过平面四参数模型和布尔莎七参数模型计算实现GIS数据导入导出，若计算GIS数据时有目录中存放的成果坐标，则程序自动递归调用函数计算子目录下的成果坐标的转换参数。
3.根据权利要求2所述的一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，其特征在于，所述按照目录和格式的要求进行存放，具体为分别按照地级市、县、区进行存放和元数据配置。
4.根据权利要求3所述的一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，其特征在于，所述平面四参数模型是一种相似变换，用于小区域坐标转换，其表达式为：
式中，Δx，Δy分别为坐标平移参数，m为尺度参数，α为角度旋转参数，当k＝2000时，xk、yk分别为国家大地坐标系下的平面直角坐标当j＝80时，xj、yj分别是西安80坐标系下的平面直角坐标；
所述布尔莎七参数模型用于大区域坐标转换，其表达式为：
式中，ΔX，ΔY，ΔZ分别为三个坐标平移参数，ωX，ωY，ωZ分别为三个坐标轴的旋转参数，m为尺度参数，当k＝2000时，Xk、Yk、Zk分别为国家大地坐标系下的空间直角坐标当j＝80时，Xj、Yj、Zj分别是西安80坐标系下的空间直角坐标。
5.根据权利要求1所述的一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，其特征在于，步骤S2具体为，
S21：根据需计算模型的类型，转换源坐标和目标坐标格式，使用平面四参数模型时，将源坐标和目标坐标分别转换为高斯平面坐标；当源坐标为大地坐标时，则应根据其元数据配置情况，转换为高斯平面坐标后计算平面四参数模型；
使用布尔莎七参数模型时，需要将源坐标和目标坐标分别转换为空间直角坐标；当源坐标为高斯平面坐标，则应根据其元数据配置情况，先转换为大地坐标，再转换为空间直角坐标后计算布尔莎七参数模型；
S22：制定相关影响因素，对模型中的重合点进行定级分类，确定的重合点坐标，用所有点求取转换参数，计算转换残差，删除点位残差大于设置值倍的中误差的点，重新计算转换参数及转换残差，重复上述过程，直到所有点的残差均满足小于设置值倍中误差的精度要求；
S23：转换参数计算完成后，将每个地区的转换参数，符合精度要求的数据整理为表格形式，对于不满足精度要求的转换参数，手动计算并调整参与计算的控制点，直至满足精度要求，最后对转换参数命名。
6.根据权利要求1所述的一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，其特征在于，步骤S3具体为，计算转换点和检验点的X、Y坐标重合点残差的最大值、最小值、平均值以及中误差；
其中重合点残差V计算公式如式：
V＝重合点转换坐标值－重合点已知坐标值
坐标分量中误差计算公式为:
当求内符合或外符合精度时，v为拟合点或检验点原始X、Y坐标分量与转换后X、Y坐标分量之差，n为转换点或检验点个数，
平面点位中误差计算公式：
其中，δX为转换后的X轴坐标分量中误差，δY为转换后的Y轴坐标分量中误差。
7.根据权利要求1所述的一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，其特征在于，步骤S4中所述内容质量包括，检查转换前后文件个数、属性信息、数据分层是否一致，转换后的数据是否有漏转、错转、转丢、转乱。
8.根据权利要求1所述的一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，其特征在于，步骤S4中所述精度质量检查可通过同步转换或特征转换检验；
所述同步转换，需建立要素到基础地理实体图形及语义两方面的映射模型，数据转换前对数据进行预检查，检查内容包括图层名称、几何类型和日期格式，将存在质量问题的要素直接输出；转换时通过预检查的建立的映射模型，建立空间图形和语义属性的自动转换流程，完成基础地理实体数据的自动转换；转换后的坐标与检核点实际坐标做对比；
所述特征转换，针对数据在写入数据库前进行验证，保证其能顺利入库，检查相应的空间几何图形和属性指标值正确性，包括：打折线检查，，连通性检查，面裂隙检查，面与边线套合检查，面重叠检查，图幅间接边检查，图幅内接边检查，伪节点检查，线实交检查，线虚交检查，线重叠检查，悬挂点检查和属性结构检查；
所述属性结构检查，具体为输入两个格式Schema，以Base端口的格式为标准，对Candidate端口与Base端口的属性结构作比较。
9.根据权利要求1所述的一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，其特征在于，步骤S5具体为，首先是项目相关图形图像文件的汇总管理，使用图层与文件控制实现属性编辑、属性统计、属性分析、属性符号化、要素配置、要素转换、属性标注、属性填色操作，并通过图形工具中的面裁剪、面分割、面合处理复合面的裁剪与分割，与复合面的面积属性的重新计算；
其次是DWG信息图管理，DWG信息图为图形与属性一体化存储，将DWG文件视为图形数据库，建立与软件无关的开放式数据载体称为以数据为中心实现图形与属性一体化；
最后是辅助绘图工具集成，通过调用多源数据，将CAD、GIS、EXCEL、TXT、JPG各类数据还原为图形、符号化及属性内容，所述图形具有几何特征属性和专业属性信息，借助CAD提供XDATA扩展数据方式，将专业属性信息直接保存在对应的图形上；
将专业属性信息存储为属性代码，通过专业属性代码，将项目相关文件统一存储在可以共享的网络路径上，通过文件引用或参照功能，实现设计人员相互引用中间成果，根据需要将部分引用的图形并入本图，将文件按图层拆分成若干文件；
采用扩展属性，实现属性可视化，实现CAD属性存储，图形属性数据结构采用开放式的数据标准，图形信息文件可以直接导入GIS以及相关规划资源库，扩展属性采用字段、中文描述、属性值三段式描述；扩展属性存储通过TIP显示技术实时动态显示最新属性信息。
10.根据权利要求1所述的一种GIS平台和CAD平台同步运行的城市安全规划设计方法，其特征在于，步骤S6具体为通过GIS数据调用技术，将本地的GIS文件进行图形和属性还原，将属性写入CAD实体的扩展信息中；以扩展属性的要素类进行属性的排列管理，模仿GIS的属性管理机制，将所有CAD图层以要素类的方式进行管理，包括坐标范围、文本标记信息，根据这些属性信息进行图形和属性的相互查询；采用COPY技术，实现调用图形的完整与快速。
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