万绍文，赵晓琳，韩培培

（河南省豫北水利勘测设计院有限公司，河南 安阳 455000）

1 背景

一直以来，国家高度重视水土保持工作，不仅水利部门不断加大以小流域为基本单元的水土流失综合治理力度，财政、自然资源、生态环境等部门也启动实施“山水林田湖草沙”生态环境修复工程，水土保持生态建设不断向前推进。

随着水土保持“天地一体化”工作的稳步推进以及“强监管”指导下水土保持管理要求的提高，生产建设项目防治责任范围及分区和生态建设项目各措施图斑等均须录入国家水土保持管理信息系统，图斑精细化、天地一体化。

2 现状

目前，受多种因素制约，绝大多数中小型建设单位、设计单位还是携带纸质版1：1万地形图现场查勘勾勒图斑，少数单位能有1：2 000精度的测量底图，外业结束后扫描入计算机拼接，在CAD中重复勾绘边界，再量算面积，逐个统计完成图斑信息填入Excel表格。以上环节均为人工完成。

然而，CAD绘图工作量大、效率低、耗时长、再编辑修改困难；设计与实施有较大偏差，后期设计变更繁琐。CAD软件一般只有平面笛卡尔坐标系，部分单位甚至不对扫描后的地形图配准，导致图纸坐标是假定的，最重要的是无法直接将图斑信息导入信息管理系统，不利于强监管。地理信息系统（GIS）则可以有效解决上述不足，是水土保持辅助设计的利器。

GIS软件众多，国外有ArcGIS、MapInfo等，国内有MapGIS、Supermap 等，但这些商业软件售价昂贵、硬件要求高、运行维护不易，在软件正版化浪潮中、在单位动辄收到盗版侵权律师函的背景下，对中小建设单位、设计单位是不小的负担。同时，基层单位需要处理的数据量一般较小，确无必要使用ArcGIS和Oracle这样的奢华配置。

QGIS（Quantum GIS）作为一款自由开源的桌面级GIS 软件，是开源GIS 的集大成者，整合了GRASS、SAGA GIS 等多个软件工具，具有所需资源少、功能覆盖面广等特点，不仅能够规避版权风险、节省企业开支，而且UI简洁、支持70余种数据格式、能够解决坐标参照和投影问题，因此成为GIS 与CAD 数据互转的第一选择。此研究使用的是QGIS desktop LTR 版本（LTR，Long Term Release，长期支持发行版）。

3 CAD向GIS转换的步骤及校验

3.1 将dxf文件导入QGIS

依次选择“图层（Layer）”→“添加图层（Add Layer）”→“添加矢量图层（Add Vector Layer）”。打开对话框，在“源类型（Source Type）”面板中选择“文件（File）”，编码（Encoding）选择“UTF-8”；在“源（Source）”面板中指定拟导入dxf 文件的路径，然后单击“添加（Add）”。

在弹出的“坐标参照系选择器（Coordinate Reference System Selector）”中指定坐标参照系，研究中由勘测部门提供的底图为大地2000 坐标系，结合小流域所处地理位置按3°划分的条带号，指定为“CGCS2000 / 3-degres Gauss-Kruger CM 114E（EPSG：4547）”，单击“OK”。

由于dxf文件内容较为复杂，而GIS常用的shp文件只能分别存储点、线、面数据，因此需要在“请选择要添加的矢量图层”对话框中选择“Polygon（多边形）”，即各个图斑。添加完毕后单击“close”。

3.2 导出为shp文件

在QGIS 窗口左侧的“图层（Layers）”面板中找到导入的文件，其默认后缀为entities。右键单击，选择“导出（Export）”→“要素另存为（Save Features As）”，即弹出“矢量图层另存为（Save Vector Layer as）”对话框。在该对话框中指定格式为“ESRI Shapefile”，命名文件名称，此研究中命名为“示例文件”，坐标参照系同上。

随后的编码选择“CP936”。这里需要补充说明，shp 格式诞生于30年前，其自身特点有很多已不适合于当今，如属性表的字段名最多为10个字符（字母）即为其中之一。旧版GIS软件采用CP936进行编码，每个汉字需要占用2个英文字母的空间，于是字段名最多为5 个汉字；新版GIS 软件采用UTF-8 编码，一个汉字需要3个字节来存储，于是字段名减少为最多3个汉字，常常致使不够用。在国家水土保持管理信息系统以及河南省水土保持信息化平台上，已将字段的长度定为4 个汉字，因此此处编码选择前者。

3.3 shp文件校验

首先校验属性表。在“属性工具栏（Attributes Toolbar）”上单击“打开属性表（Open Attribute Table）”命令或按F6，属性表中共有6 个字段，分别为Layer、PaperSpace、SubClasses、Linetype、EntityHand（EntityHandle）、Text，经校验无误。这里仅对常用的第1、4、5、6字段做简要说明，见表1。

表1 字段说明简表

3.4 导入GIS结果校验

通过与已配准的卫星影像底图进行人工比对的方式校验转换成果。经校验，图斑位置准确、边界清晰、精度较高。

4 GIS向CAD转换的步骤及校验

4.1 将shp文件导出为dxf

shp 文件转换为dxf 文件的步骤较为简单，在“图层（Layers）”面板中右键单击拟导出dxf 的shp 图层，选择“导出（Export）”→“要素另存为（Save Features As）”，格式选择“AutoCAD DXF”并指定文件名称，坐标参照系及编码同前。单击“OK”即可导出。

4.2 导出dxf结果校验

将dxf文件附着入勘测部门提供的测量底图或粘贴至原坐标，经校验，结果无偏移、位置准确、线条清晰。

5 结论与建议

基于QGIS 开源软件平台实现GIS（shp）与CAD（dxf）数据互转。此应用研究相较常见的利用ArcGIS 等方案有以下几个方面的优势：①QGIS 自由开源，不仅可规避版权节省开支，还能在中美贸易战大背景下做到对源代码的自主可控。②QGIS 功能覆盖常见应用场景，能够满足实际需求。③基于QGIS 实现GIS 与CAD 数据互转的效果良好，步骤简单，成果文件精度可靠，可满足数据对外交换的要求。④此研究为GIS 技术应用彻底普及到水土保持基层单位奠定基础、搭好了框架。

此研究仍有两点不足，需要后续工作予以解决：①此方法仅在大地2 000 坐标系下转换结果无偏移，北京54、西安80 坐标系下的转换结果均有不同程度的整体偏移，需要二次配准。②QGIS 本地化工作不足，中文版本的教材、教程数量很少，影响推广使用。