plotsmith / 总图匠

工厂总图规划师的智能格式互转工具。零 GDAL 依赖的纯 Python 实现。

English: A zero-GDAL Python toolkit for CAD↔GIS format conversion with first-class Chinese coordinate systems (CGCS2000 / Gauss-Krüger) and CASS topographic layer semantics.

MVP 范围：智能格式互转（中文坐标系一键处理 + 总图图层语义映射）。 后续支柱：三维总平融合（Cesium 3D Tiles）、总图规范校验（GB50187 / 防火间距）。

功能特性

• 零 GDAL 依赖：纯 Python（ezdxf / shapely / pyproj / pyshp），终端用户免装 GDAL，Windows 上开箱即用。
• 中文坐标系一键处理：CGCS2000 / 北京54 / 西安80 / 高斯-克吕格分带，支持 cgcs2000-3-117、epsg:4548 等写法，无需手查 EPSG。
• 总图图层语义映射：CAD 图层名（如 DL-SS-01）自动变成有意义的 GIS 要素类 + 中文标签，内置 25 条总图专业规则；另附南方 CASS 地形图预设（JMD / DLSS / GXYZ / SXSS / ZBTZ …）。
• 多格式输出：DXF → KML / GeoJSON / SHP；KML / GeoJSON 固定输出 WGS84（Google Earth / Web 直接可开），SHP 保留高斯投影并自动写 .prj。
• 命令行优先：convert / coords / map-layers 三个子命令，便于脚本化与批处理。

为什么不用 GDAL

通用转换引擎（GDAL/ogr2ogr、QGIS）在 Windows 上装 GDAL 绑定极坑， 而且导出的图层名对规划师毫无意义。plotsmith 用纯 Python 库 （ezdxf / shapely / pyproj / pyshp）实现，终端用户免装 GDAL； 同时叠加两层领域知识作为核心差异：

1. 中文坐标系一键处理 —— CGCS2000 / 北京54 / 西安80 / 高斯-克吕格分带， 不用手动抠 EPSG，cgcs2000-3-117 这种写法直接就能用。
2. 总图图层语义映射 —— DL-SS-01 这类 CAD 图层名自动变成「给水管道」 这类有意义的 GIS 要素类 + 中文标签，内置 25 条总图专业规则；另附 南方 CASS 地形图预设（cass），覆盖 JMD/DLSS/GXYZ/SXSS/ZBTZ 等标准码。

安装

pip install -e .
# 需要 LLM 图层建议功能时：pip install -e ".[llm]"

核心依赖：ezdxf, shapely, pyproj, pyshp, click, pyyaml（均有 wheel，免编译）。 requests 仅在 map-layers suggest 时懒加载，未装也不影响转换。

使用

# 坐标系预设列表
plotsmith coords list

# 高斯-克吕格带 EPSG 计算（中央子午线 117°，3 度带）
plotsmith coords epsg --central 117 --band 3     # -> EPSG:4548（CM 版）

# DXF -> KML（自动转 WGS84，Google Earth 直接可开）
plotsmith convert input.dxf output.kml --src-cs cgcs2000-3-117

# DXF -> SHP（保留高斯投影，按几何类型分文件 + 自动写 .prj）
plotsmith convert input.dxf out_shp_dir --to shp \
    --src-cs cgcs2000-3-117 --dst-cs cgcs2000-3-117

# DXF -> GeoJSON
plotsmith convert input.dxf output.geojson --src-cs beijing54-3-117

# 导出可编辑的图层语义映射模板（按需增删自己的图层规则）
plotsmith map-layers init
plotsmith convert input.dxf out.kml --layer-map tuzhi_layers.yaml

# 地形图（南方 CASS 标准图层码）用内置 cass 预设，直接命中 JMD/DLSS/GXYZ...
plotsmith map-layers init --preset cass --output cass_layers.yaml
plotsmith convert input.dxf out.kml --layer-map cass

# DWG 是 AutoCAD 私有格式，先用 LibreDWG 转一步 DXF
dwg2dxf input.dwg -o input.dxf

试跑自带样例：

python examples/make_sample_dxf.py
plotsmith convert examples/plant.dxf plant.kml --src-cs cgcs2000-3-117

坐标系写法

写法	含义
wgs84	WGS 84（EPSG:4326）
cgcs2000	2000 国家大地坐标系（EPSG:4490）
beijing54 / xian80	北京 54（EPSG:4214）/ 西安 80（EPSG:4610）
cgcs2000-3-117	CGCS2000 高斯-克吕格 3 度带，中央子午线 117°E
cgcs2000-6-117	CGCS2000 高斯-克吕格 6 度带，中央子午线 117°E
epsg:4548 / 4548	直接指定 EPSG

关于输出坐标系

• KML / GeoJSON 一律输出 WGS84。KML 规范只认 WGS84； GeoJSON 依 RFC 7946 默认 CRS 也是 WGS84，写投影坐标下游几乎必踩坑。
• 想保留高斯投影请用 SHP：每个 shp 会附带 .prj，ArcMap/QGIS 打开 直接识别为 CGCS2000_3_Degree_GK_CM_117E，不会弹「未知坐标系」。

已验证案例（某工厂地形图）

一张 20MB 的 CASS 地形图 DXF（13 个标准图层、约 1.9 万要素）实测：

• 坐标系判定为 CGCS2000 高斯-克吕格 3 度带、中央子午线 105°E （cgcs2000-3-105，EPSG:4544）——坐标范围 (580k, 3610k) 反算落到 某工厂 (105.86°E, 32.61°N)，吻合。
• --layer-map cass 后 12 个数据图层全部命中语义（居民地/道路/管线/ 水系/植被/高程点/等高线/地貌/独立地物/图廓/辅助），仅 AutoCAD 默认 图层 0 落 unknown（符合预期）。
• KML/GeoJSON 自动转 WGS84（Google Earth 直接可开）；SHP 保留高斯投影并 带 .prj（CGCS2000_3_Degree_GK_CM_105E），ArcMap/QGIS 直接识别。

plotsmith convert 某工厂地形图.dxf factory.kml \
    --src-cs cgcs2000-3-105 --layer-map cass

实现说明：高斯-克吕格的两道坑

1. 带号版 EPSG 在某些 proj 构建下反算返回 inf（如 EPSG:4527、4498）。 所以 crs_from_spec() 采用「标准 EPSG 优先 → 反算自检 → PROJ 字符串兜底」： 先试标准 EPSG 并用样本点做一次真实反算体检，不通过就用 +proj=tmerc 字符串构造。代价是几毫秒，换来的是不会静默产出 inf 坐标。
2. get_points("xy") 返回的是元组，不是 Vec 对象； 而 LINE 的 start/end 是 Vec3，切片 [:2] 在 ezdxf 1.4.x 上会炸； POLYLINE 的顶点在 ezdxf 1.4.x 里是属性 e.vertices（不是方法）。 提取点时统一按类型分别处理，见 convert._entity_points()。

已知限制

• DWG 不可直读（AutoCAD 私有格式），需 dwg2dxf 预转。
• 支持实体：LINE / LWPOLYLINE / POLYLINE / POINT / CIRCLE / ARC / TEXT / INSERT； CIRCLE、ARC 目前取圆心转点，未做圆弧离散化。
• 属性只带图层语义，不解析块属性、扩展数据（XData）。
• validate 命令暂为占位。

项目来源

本工具是「Codex for Open Source」申请的真实维护项目：作者为工厂总图规划师， 日常处理 DWG↔GIS 互转与坐标系校正。API 额度用于驱动 LLM 辅助的 CAD 图层 自动语义识别（map-layers suggest，可选启用）。

开发

pip install -e ".[dev]"
pytest -q

许可

MIT

社区 / Community

• CSDN 技术博客：https://blog.csdn.net/flynet123/article/details/166137434
• 知乎专栏：https://zhuanlan.zhihu.com/p/2085022332368832154
• 掘金：https://juejin.cn/post/7687446787749609478

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