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摘要:fme軟件立足于數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，通過不同功能的轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)了多種gis數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換和處理。本文以FME軟件為處理平臺，參照地理信息數(shù)據(jù)處理過程中遇到的各類問題，闡述其在坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、屬性提取、拓?fù)涮幚怼㈠e(cuò)誤檢查等方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:FME;GIS數(shù)據(jù)處理;實(shí)例應(yīng)用

引言

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，地理信息產(chǎn)業(yè)的改革不斷深化，地理信息技術(shù)也逐步走向成熟［1］。地理信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于環(huán)境、資源、災(zāi)害、國土、規(guī)劃、交通、電力等領(lǐng)域，基于空間地理位置開發(fā)的GIS平臺也有繁多的種類。由于軟件公司對自己產(chǎn)品、數(shù)據(jù)的保護(hù)，大多推出了不同的數(shù)據(jù)格式。國際上比較通用的GIS處理平臺有ArcGIS、MapInfo、GeoMedia等，而國內(nèi)也有比較成熟的MapGIS、Supermap、GeoStar、蒼穹等。另外CASS雖然不是GIS平臺，但是由于其在數(shù)字制圖方面的優(yōu)勢，在數(shù)字測繪方面CASS的應(yīng)用十分廣泛。正是由于種類繁多的平臺與軟件造成了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)格式的多樣化，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的加工也變得更加復(fù)雜。雖然目前很多GIS軟件可以實(shí)現(xiàn)部分不同數(shù)據(jù)格式的相互轉(zhuǎn)換，但是無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性，以及數(shù)據(jù)操作過程的簡易性、快捷性。本文基于FME軟件，闡述其在坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、屬性提取、拓?fù)涮幚怼㈠e(cuò)誤檢查等方面的GIS數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用，并通過實(shí)例體現(xiàn)FME在數(shù)據(jù)處理方面的重要性。

1FME簡介

FME(FeatureManipulateEngineering)是一個(gè)支持多元數(shù)據(jù)的提取、轉(zhuǎn)換、加載、處理的強(qiáng)大工具，它是完整的空間ETL解決方案。用戶也可以根據(jù)自身的實(shí)際需求建立具有不同功能和應(yīng)用的GIS數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換的平臺，從而大大提高在GIS數(shù)據(jù)處理過程中的工作效率，深度發(fā)掘空間地理信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用。FME是加拿大SafeSoftware公司基于OpenGIS組織提出的“語義轉(zhuǎn)換”理念開發(fā)的，其支持超過200多種矢量、柵格數(shù)據(jù)［2］，集成了300多種轉(zhuǎn)換函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型的準(zhǔn)確重構(gòu)，空間、屬性數(shù)據(jù)的寬管道轉(zhuǎn)換，并且支持?jǐn)?shù)據(jù)流程的可視化以及二次開發(fā)插件的應(yīng)用，使FME平臺應(yīng)用環(huán)境更加智能化、人性化。FME產(chǎn)品包括以下6個(gè)功能模塊［3］:1)FMEWorkbench。該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)可視化定義(關(guān)系對應(yīng)圖)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并且能夠合并不同數(shù)據(jù)源，操作過程采取模塊拼接的方式。2)FMEUniversalTranslator。該模塊是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，其具有強(qiáng)大的轉(zhuǎn)換功能，能夠使用戶精確、快捷地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，而在用戶不同要求下也可完成比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。3)FMEUniversalViewer。該模塊能夠預(yù)覽不同格式的數(shù)據(jù)，并且能夠查看數(shù)據(jù)圖層中的屬性字段以及屬性值等內(nèi)容。4)FMEPlug－in(SDK)。該模塊為開發(fā)組件，用戶可以通過訪問語義核心內(nèi)容，開發(fā)適合自身定制數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換和處理功能的插件。5)FMEObjectAPI。該模塊為開發(fā)接口，能夠?qū)ME的數(shù)據(jù)訪問功能植入到應(yīng)用中，增加數(shù)據(jù)的處理、讀、寫等能力。6)FMEApplicationExtenders。該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)多平臺GIS、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的直接訪問(讀、寫)。“語義轉(zhuǎn)換”(寬通道轉(zhuǎn)換)是由OpenGIS組織依照開放地理信息數(shù)據(jù)互操作指導(dǎo)思想提出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換理念，用戶能夠通過重構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與處理，并且可根據(jù)自身的特殊需求提取不同數(shù)據(jù)源、不同層次的內(nèi)容，充分體現(xiàn)了FME在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理過程中的靈活性和實(shí)用性。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。本文所涉及的FME的應(yīng)用主要是FMEWorkbench模塊，其能夠快速定制圖形化的流程，進(jìn)行GIS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、處理、變換等操作。該模塊提供了300多種轉(zhuǎn)換函數(shù)，主要數(shù)據(jù)處理功能包括幾何要素操作，多源、多類型數(shù)據(jù)組合，屬性數(shù)據(jù)與幾何要素連接，屬性數(shù)據(jù)操作等。用戶可以通過組合不同的函數(shù)功能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理功能［4］。

2GIS數(shù)據(jù)處理中常見的問題

2．1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換一般是指數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，另外就是數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。由于在數(shù)據(jù)采集過程中的坐標(biāo)系可能是北京54、西安80或者是CGCS2000，一般都是通過CASS完成數(shù)字成圖，而CASS并沒有坐標(biāo)系定義以及轉(zhuǎn)換功能，只能是在數(shù)據(jù)采集開始就選定坐標(biāo)系。GIS數(shù)據(jù)往往以GASS數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，所以要對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換使其統(tǒng)一到一個(gè)坐標(biāo)系中，這樣就需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換。另一方面，GIS平臺的多樣化也造就了數(shù)據(jù)格式的不同。數(shù)據(jù)源的多樣化為數(shù)據(jù)庫建設(shè)帶來了一定的不便，某些GIS平臺只能兼容部分?jǐn)?shù)據(jù)格式，而某些GIS平臺自身的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能所能完成的格式轉(zhuǎn)換類型有限，并且可能造成矢量數(shù)據(jù)或者屬性數(shù)據(jù)的丟失。而利用FME強(qiáng)大的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一化，并且能夠保證數(shù)據(jù)的無損轉(zhuǎn)換。

2．2屬性提取

在GIS數(shù)據(jù)處理過程中，屬性信息的處理是比較重要的一項(xiàng)。在數(shù)據(jù)處理工程中所需要的屬性信息往往是源數(shù)據(jù)的部分?jǐn)?shù)據(jù)，另外不同的數(shù)據(jù)屬性存儲字段不同，直接完全轉(zhuǎn)換會(huì)造成數(shù)據(jù)的冗余或者是字段錯(cuò)亂。在實(shí)際操作過程中，選擇源數(shù)據(jù)中所需的屬性字段，利用FME中特定的函數(shù)將屬性信息提取到自定義的目標(biāo)數(shù)據(jù)字段中。另外在數(shù)據(jù)屬性中存儲著數(shù)據(jù)的線形、顏色、圖例樣式等特征信息，在大多數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中會(huì)丟失這部分信息，而FME可以查看到這些信息，并且可以按照自定義的要求對這部分屬性進(jìn)行轉(zhuǎn)換，F(xiàn)ME的該項(xiàng)功能可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無損轉(zhuǎn)換。

2．3拓?fù)涮幚?/p>

在利用FME進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程中，往往將源數(shù)據(jù)分為點(diǎn)、線、面，而按照數(shù)據(jù)要求需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)面處理，或者是按照某些特定的屬性值對數(shù)據(jù)進(jìn)行合并。通過對源數(shù)據(jù)的篩選，剔除不需要的矢量數(shù)據(jù)，然后利用FME實(shí)現(xiàn)構(gòu)面處理。另外可以根據(jù)屬性字段對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，利用本應(yīng)是面狀的房屋層，由于制圖過程中的失誤造成房屋以斷線的形式存在，而通過構(gòu)面處理可以恢復(fù)其面狀結(jié)構(gòu)。相同屬性面狀數(shù)據(jù)合并，在地籍調(diào)查中的圖斑合并中得到廣泛應(yīng)用，通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的批量處理，可以將在同一地籍子區(qū)中的相同類型的地類圖斑進(jìn)行合并［5］，工作效率得到明顯提高，并且防止了因?yàn)槿斯げ僮鞫斐傻暮喜D斑遺漏現(xiàn)象的發(fā)生。

2．4錯(cuò)誤檢查

在GIS數(shù)據(jù)處理中，主要是對圖形錯(cuò)誤、屬性錯(cuò)誤的檢查。圖形錯(cuò)誤主要體現(xiàn)在幾何類型、拓?fù)潢P(guān)系、數(shù)據(jù)完整性等方面，而屬性錯(cuò)誤主要體現(xiàn)在邏輯一致性、關(guān)鍵字段唯一性等方面。GIS數(shù)據(jù)幾何類型錯(cuò)誤主要體現(xiàn)在矢量數(shù)據(jù)形式與數(shù)據(jù)規(guī)范要求的幾何形態(tài)不一致。如前面提到的房屋數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)規(guī)范要求，其應(yīng)為面狀數(shù)據(jù)，而其矢量數(shù)據(jù)形式卻是斷線圍成的，另外在制圖過程中本應(yīng)以點(diǎn)狀或者線狀存在的實(shí)體由于誤操作而將屬性設(shè)置成錯(cuò)誤的類型。對該類錯(cuò)誤的檢查主要是通過制作幾何類型對照表，然后根據(jù)對照表和FME中的GeometryFilter、Attribute-Filter函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，并利用CoordinaerFietch函數(shù)提取錯(cuò)誤實(shí)體的坐標(biāo)值，輸出到Excel表格中，方便錯(cuò)誤實(shí)體的查找與改正。拓?fù)潢P(guān)系的檢驗(yàn)是指對圖形的空間位置邏輯關(guān)系的檢查。對于單層數(shù)據(jù)的拓?fù)錂z查是指圖層內(nèi)部自身的一些錯(cuò)誤。如利用SpikeRemover函數(shù)對線狀數(shù)據(jù)進(jìn)行重點(diǎn)、重線及相交檢查，而對于面狀數(shù)據(jù)可以通過與Area-OnAreaOverlayer、DountholeExtractor等函數(shù)進(jìn)行組合，檢疊、交叉、裂隙等錯(cuò)誤。多層疊加拓?fù)涞臋z查主要是檢查數(shù)據(jù)層之間的關(guān)系，如點(diǎn)是否在線上，點(diǎn)是否在面內(nèi)，PointOnAreaOverlayer函數(shù)可以對此類問題進(jìn)行檢查，而AreaOnAreaOverlayer可以實(shí)現(xiàn)檢查面與面之間是否全覆蓋的問題。數(shù)據(jù)完整性的檢查主要是通過利用TEST函數(shù)根據(jù)一定的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)對屬性字段值進(jìn)行是否為空的檢查，以及記錄數(shù)是否與總數(shù)相同、屬性值是否在規(guī)定范圍內(nèi)等情況進(jìn)行檢查。屬性邏輯一致性的檢查主要是通過將拓?fù)錂z查與屬性值檢查結(jié)合起來進(jìn)行復(fù)合檢查。如通過面疊加的拓?fù)錂z查可以得到其是否在覆蓋范圍內(nèi)，而利用屬性值檢查可以得知其邏輯關(guān)系是否正確，實(shí)際情況中某鄉(xiāng)處于某縣范圍內(nèi)，但是按照屬性檢查可以看出該鄉(xiāng)鎮(zhèn)不在該縣的管轄范圍內(nèi)，這樣就出現(xiàn)了屬性邏輯一致性錯(cuò)誤，需要進(jìn)行改正。關(guān)鍵字段唯一性檢查是通過利用FME中的Duplica-teRemover和StringLengthCalculat函數(shù)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵字段值是否符合要求、是否重復(fù)等問題進(jìn)行檢查。如在實(shí)踐過程中關(guān)鍵字段具有一定的位數(shù)和編寫格式，并且關(guān)鍵字段不能重復(fù)，通過FME軟件特定的函數(shù)可以檢查，提高了工作效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3FME實(shí)例應(yīng)用

通過上面的敘述可以看出，F(xiàn)ME軟件在GIS數(shù)據(jù)處理中占有很重要的地位，接下來以地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建設(shè)中DWG數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SHP數(shù)據(jù)［6］并進(jìn)行相應(yīng)的GIS數(shù)據(jù)處理為例，進(jìn)一步詮釋FME的功能與作用。源數(shù)據(jù)沒有存貯坐標(biāo)系統(tǒng)信息，而在生成工作空間時(shí)可以進(jìn)行添加，同時(shí)也可以在該過程中進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。在進(jìn)入工作空間后也可以對坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行修改，在輸出目標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)即可實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。通過FMEUniversalViewer模塊可以查看到源數(shù)據(jù)的圖形以及屬性，正確判斷出需要提取的數(shù)據(jù)以及屬性。通過可視化的數(shù)據(jù)流，對屬性字段的轉(zhuǎn)換進(jìn)行設(shè)置，并且選用合適的函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。而對于拓?fù)涮幚怼?shù)據(jù)檢查等功能可以通過選擇不同的轉(zhuǎn)換器、函數(shù)，通過設(shè)置其內(nèi)部參數(shù)來實(shí)現(xiàn)不同要求的數(shù)據(jù)處理，在轉(zhuǎn)換過程中選擇了Dissolver轉(zhuǎn)換器，并且對其參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，來實(shí)現(xiàn)按照一定要求的數(shù)據(jù)拓?fù)淙诤稀?結(jié)束語本文介紹了FME的各個(gè)模塊與功能，并且結(jié)合工作中實(shí)際遇到的各類問題，闡述了FME在坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、屬性提取、拓?fù)涮幚怼㈠e(cuò)誤檢查等方面應(yīng)用的重要性。通過本文的論述，對FME的功能進(jìn)行了簡單的探索，希望對GIS數(shù)據(jù)處理方面有借鑒意義。

作者：任俊儒 單位：華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊(duì)