管网CAD 转 JSON 实战记录

引言

随着智慧城市和智慧管网项目的日益普及，将传统的 CAD 图纸数据转换为 Web 前端友好的 JSON 格式，已成为我们经常面临的挑战。这个过程不仅涉及数据格式的转换，更重要的是对原始 CAD 数据进行高效、精准的清洗。本文将详细记录我如何将某区域的 CAD 管网图纸清洗并转换为 Web 前端友好的 JSON 数据，希望能为遇到类似问题的你提供一份实用的操作指南。

项目背景与资料概况

本次项目资料为某区域的管网 CAD 图纸，其中包含了地形地貌、地下建筑等多种不相关的图层。

CAD原始图纸

CAD 数据面临的挑战

在处理这份 CAD 图纸时，我们遇到了以下几个主要问题：

  1. 文件体积庞大：原始 CAD 文件非常大，对计算机性能（尤其是内存）要求较高，处理起来效率低下。
  2. 图层繁多复杂：图纸中包含大量与管网无关的图层，需要进行精细化筛选和清洗。
  3. 冗余信息干扰：需要处理的管网图层（如雨水、污水管网）中，包含大量流向箭头等多余线段，这些信息在转换为 JSON 后会增加数据量并干扰前端展示。

数据清洗与转换步骤

1. CAD 数据初步处理

首先，我们利用 CAD 的“选择相似”功能筛选出所需图层内容（例如雨水管网、污水管网），并将其复制到一个新的 CAD 文件中，确保坐标系不变。这一步旨在剥离不相关的图层，减少文件大小。

2. 清洗冗余流向箭头

在数据清洗过程中，我遇到了一个棘手的问题：管网上的流向箭头与管线本身在样式（线型、宽度）上几乎一致，难以区分。经过仔细观察，我发现所有箭头的尺寸是相同的。因此，我编写了一个 LISP 脚本来自动删除特定长度范围内的多段线，从而高效地去除了上万个不必要的流向箭头，极大地简化了数据。

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(defun c:DelPLInRange ( / ss ent len target-ents min-len max-len cmdecho regenmode)
  ;; 定义长度范围
  (setq min-len 1.118)
  (setq max-len 1.19)
  
  ;; 保存系统变量
  (setq cmdecho (getvar "CMDECHO"))
  (setq regenmode (getvar "REGENMODE"))
  (setvar "CMDECHO" 0)
  (setvar "REGENMODE" 0)
  
  (princ (strcat "\n正在扫描长度在 (" (rtos min-len 2 3) ", " (rtos max-len 2 3) ") 之间的多段线..."))
  
  ;; 选择所有多段线
  (setq ss (ssget "_X" '((0 . "LWPOLYLINE,POLYLINE"))))
  
  (if (null ss)
    (princ "\n未找到任何多段线。")
    (progn
      (setq target-ents nil)
      (repeat (setq i (sslength ss))
        (setq ent (ssname ss (setq i (1- i))))
        (setq len (vlax-curve-getDistAtParam ent (vlax-curve-getEndParam ent)))
        ;; 判断是否在开区间 (min-len, max-len)
        (if (and (> len min-len) (< len max-len))
          (setq target-ents (cons ent target-ents))
        )
      )
      
      (if (null target-ents)
        (progn
          (princ (strcat "\n 未找到长度在 (" (rtos min-len 2 3) ", " (rtos max-len 2 3) ") 之间的多段线。"))
        )
        (progn
          (princ (strcat "\n 找到 " (itoa (length target-ents)) " 条符合条件的多段线。"))
          
          ;; 用户确认
          (initget "是否")
          (setq ans (getkword "\n 是否删除这些多段线？[是/否] <否>: "))
          
          (if (= ans "是")
            (progn
              (princ "\n 正在删除... 请稍候（数据量大时需耐心等待）...")
              (foreach e target-ents
                (entdel e)
              )
              (redraw)
              (princ "\n✅ 删除完成！")
            )
            (princ "\n❌ 已取消删除。")
          )
        )
      )
    )
  )
  
  ;; 恢复系统变量
  (setvar "CMDECHO" cmdecho)
  (setvar "REGENMODE" regenmode)
  (princ)
)

这个 LISP 脚本极大地优化了数据，减少了不必要的信息量，为后续转换奠定了基础。

3. 导入奥维互动地图并转换为图层文件

将清洗后的 CAD 文件导入奥维互动地图，并将其转换为图层文件。

关键步骤： 在导入奥维时，务必勾选“合并连续线段”和“合并相邻的等距直线”选项。这一操作能有效减少图形要素数量，因为原始 CAD 图中部分管网可能由多段线断开表示，合并后能形成完整的几何对象，提高数据质量和处理效率。

奥维导入设置

4. 坐标转换与投影选择

在奥维中，点击“导入地图”后，进入“坐标转换”界面。选择“横轴墨卡托投影坐标”，然后根据实际情况选择对应的坐标系。

奥维坐标转换界面

这一步至关重要，需要根据您的项目实际情况来确定。例如，我的项目区域经纬度大致在 106°E, 29°N 附近，在 CAD 中对应的投影坐标为 356652, 373299。根据经验判断，这应属于 CGCS 2000_3_Degree_GK_Zone_36（3 度带第 36 带）。

小贴士： 在 ArcGIS 等 GIS 软件中，如果投影坐标的横坐标前两位是 35，通常说明使用的是 3 度带；如果是 18，则可能是 6 度带。

选择合适的投影坐标后，点击确定即可完成转换。

奥维导入完成

5. 导出为 GeoJSON 格式

上述步骤针对单个管网图层（例如雨水管网）进行了详细说明。对于其他需要处理的图层，如污水管网、雨水井、污水井等，操作流程类似，只需重复数据清洗和导入转换过程即可。

所有图层处理完毕并导入奥维后，即可选择导出为 GeoJSON 格式。GeoJSON 是一种轻量级的地理空间数据交换格式，非常适合 Web 前端应用。

深入理解：高斯-克吕格投影带的选择

为了帮助大家更好地理解和选择合适的投影坐标系，这里提供一份详细的高斯-克吕格投影带选择指南。

经度 106°位于中国境内，选择合适的投影带需根据具体应用场景（如比例尺、测图精度要求）以及所使用的坐标系标准。以下是详细分析与建议：

一、判断适用的投影带类型

我国采用高斯-克吕格投影，分为 6 度带和 3 度带两种分带方式：

分带类型 每带经差 全球带数 适用比例尺
6 度带 6° 60 带 1:2.5 万～1:50万
3 度带 3° 120 带 1:1万及更大比例尺

二、计算 106°所属的投影带

  1. 6 度带计算
    公式： $N = \text{floor}((\text{经度} + 3) / 6) + 1$
    代入 106°： $106 \div 6 \approx 17.67 \rightarrow \text{取整为 } 17 \rightarrow \text{带号} = 17 + 1 = 18$

    • 第 18 带范围：102°～108°
    • 中央经线：105°
    • 106° 在此范围内，属于 6 度带第 18 带。

  2. 3 度带计算
    公式： $N = \text{floor}((\text{经度} + 1.5) / 3)$
    代入 106°： $106 \div 3 \approx 35.33 \rightarrow \text{取整为 } 35$

    • 第 35 带范围：103.5°～106.5°
    • 中央经线：105°
    • 106° 在此范围内，属于 3 度带第 35 带。

⚠️ 注意： 106.5°是边界，若经度 $>106.5°$，则进入第 36 带（106.5°～109.5°）。

三、如何选择？——根据用途推荐

应用场景 推荐分带 理由
中小比例尺地图（如1:5万、1:25万） 6 度带（第 18 带） 符合国家标准，数据兼容性好
大比例尺测绘、城市工程、1:1万地形图 3 度带（第 35 带） 精度更高，变形小，适用于高精度测量
GIS 分析、CAD 制图、坐标转换 优先使用 3 度带 更适合局部区域高精度建模

四、补充说明（以重庆为例）

  • 重庆市中心经度约 106.5°E，正好处于 6 度带第 18 带与 3 度带第 35 带的交界附近。
  • 实际工作中，重庆地区常用：
    • CGCS 2000_3_Degree_GK_Zone_35（3 度带第 35 带）
    • 或 CGCS 2000_GK_Zone_18（6 度带第 18 带）

📍 例如在 ArcGIS 中，若坐标横坐标前两位是 35，说明使用的是 3 度带；如果是 18，则是 6 度带。

结语

通过上述数据清洗、奥维导入与坐标转换、以及最终的 GeoJSON 导出，我们成功地将复杂的 CAD 管网图纸数据转化为 Web 前端可直接使用的友好格式。这个过程虽然涉及多个步骤和工具，但掌握其核心原理和操作技巧，将大大提高智慧管网项目的数据处理效率和质量。希望本文能为您在实际工作中提供有益的参考！
当然也可看出不仅仅是 json ,只要成功导入奥维就可以转换为 kml、shape file 等一系列的格式。

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作者
陈文茂
发布于
2025年11月3日
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