基于FME的多源地籍圖形數據的轉換及應用

曹永桃, 黃勇軍, 吳杰明

(湖北省國土測繪院,湖北 武漢　430010)

0　引言

信息化建設的高速發展,使得空間數據的處理越來越重要。在城鎮地籍數據庫建設中,需要處理大量的數據,比如數據的格式轉換、坐標系轉換、圖層疊加、要素及圖層的提取、屬性操作等,怎樣提高空間數據處理的速度和質量,減輕數據處理的勞動強度,縮短數據庫建設的周期,增加經濟效益和社會效益,一直是空間數據處理者不斷追求的目標。選擇一個技術成熟、功能強大的空間數據處理軟件是很重要的,針對目前主流空間數據處理軟件FME,結合在城鎮地籍數據庫建設中的實際應用,本文主要介紹FME在城鎮地籍數據庫建設中的應用。

1　FME基本特性

FME(Feature Manipulate Engineering)直譯為數據特征操作引擎,是加拿大Safe Software公司推出的空間數據轉換處理系統,該系統基于OpenGIS(開放式)組織提出的新的數據轉換理念,通過提供在轉換過程中重新構造數據的功能,實現超過200多種不同空間數據格式之間的轉換[1]。FME是一個多功能組件系統,包括以下幾個組成部分[2]:

1.1　FME工作臺(FME Workbench)

在FME工作臺上能夠以圖形化的界面實現對數據轉換和轉換流程的完全控制,隨時掌控從源數據到目標數據轉換的全過程,FME Workbench提供了一個圖形化的數據處理過程和強大的數據處理能力。

1.2　FME通用轉換器(FME Universal Translator)

在FME通用轉換器上可以利用系統提供的默認配置實現一些基本的數據轉換任務,或者如果是FME的高級用戶,可以創建和運行用戶自定義的FME映像文件(*.fme)來完成較為復雜數據處理任務。

1.3　FME通用瀏覽器(FME Universal Viewer)

在FME通用瀏覽器上可以瀏覽數據的轉換過程以及轉換后的數據,檢查數據的特征和屬性。FME Universal Viewer以特定的顏色、符號和標簽來增強相關數據的顯示效果,便于瀏覽。

1.4　坐標變換功能(Coordinate Conversion Support)

提供了基于多種工程的坐標系統,根據需要也可以自己定義坐標系統。

1.5　FME對象(FME Objects)

應用程序開發人員可以將FME Objects控件嵌入到其他應用程序中,增強程序的可移植性。

1.6　　　　FME軟件開發工具包(FME Plug-in SDK即FME Plug-in Software Development Kit)

應用程序開發人員可以根據需要利用某種程序語言動手編寫程序小插件添加到FME轉換內核中,用以實現一些特殊功能,便于FME功能的擴展。

2　FME在城鎮地籍數據庫中的應用

城鎮地籍數據庫建設中大量的宗地背景圖需要事先經過預處理才能滿足數據轉換前的要求。利用FME可以很好地完成這一任務。

使用FME對入庫數據的處理過程如下:先將*.dwg格式的源數據通過FME Workbench轉換為*.mdb格式的二進制數據,再將該二進制數據導入Oracle數據庫,形成目標數據庫。在進行數據轉換之前,要事先做好以下兩項工作[3]:

(1) 按城鎮地籍數據庫建設項目入庫要求建立一個FME數據轉換模板文件,文件名格式為*.fmw。FME數據轉換模板文件建好后,運行FME Workbench,打開模板工作空間,可以看到模板以圖形化的結構顯示在窗口中,它由一系列特征屬性轉換器(Transformer)、管道(Pipe)和過濾器(Filter)等組成。以下是一個模板文件結構示例(圖1),圖中帶有箭頭的黑線代表管道(Pipe)。

圖1　模板文件結構圖Fig.1　Structure diagram of template file

利用模板進行數據處理過程,就好象是一個具有生產流水線的工廠加工產品,源數據從左端進入模板,經過層層處理經由管道傳輸,從右端輸出,形成目標數據。

(2) 入庫前要對源數據文件即*.dwg宗地背景圖進行地物要素編碼設定處理。地物要素主要由點狀地物、線狀地物、面狀地物和行政區劃等構成,按幾何特征分為5種特征類型,即點(Point)、線(Line)、面(Area)、復合(Compound)和文字(Text)[4]。地物符號的幾何特征只能是其中的一種,具體是哪一種,要由該地物的編碼來定。入庫前要對源數據文件即*.dwg圖形中的每個地物要素給定一個六位數的要素編碼,要素編碼除了表達符號特征信息之外,也包含了點(Point)、線(Line)、面(Area)、復合(Compound)和文字(Text)等所有屬性信息,只需正確地設定了地物要素編碼,也就同時賦予了地物要素所有的屬性信息[5],地物要素編碼在*.dwg圖形中以圖層名的方式存貯,在數據處理時FME會自動識別。圖2窗口中最左邊顯示的由6位數組成的圖層名就是已經設定好了的地物要素編碼。

圖2　地物要素編碼結構圖Fig.2　Structure diagram of coding of geographical elements

宗地背景圖只有經過嚴格的要素編碼設定后,才能在數據轉換模板的約束下被FME工作臺正確識別和讀取,數據轉換最終得以順利進行。當然,要使用編碼就得先編制編碼,要素編碼的編制需要一套完整的編碼體系作保證,編制出的編碼既要有利于計算機的處理又要符合國家相關標準和規范,是一項系統而復雜工作。

(3) 由于系統對源數據分層處理的要求十分嚴格,為了提高對宗地背景圖進行分層處理的效率,可以結合數據轉換模板(*.fmw)在FME Workbench上輔助進行,實踐證明,采用該方法能收到事半功倍的效果,極大地提高了地物要素編碼處理(分層處理)的速度。

首先采用AutoCAD繪圖軟件對宗地背景圖進行初步分層處理,即按要求用編碼作圖層名,將每一種地物要素分別賦予一個圖層名,該圖層名是地物的編碼名稱。經過初步分層處理的源數據*.dwg格式宗地背景圖此時還不能保證百分之百達到數據入庫的嚴格要求,圖形中可能還隱藏著一些難以發現的錯誤,正是這些看起來微不足道的錯誤,可能會導致數據轉換時中途徹底失敗,因此需要作進一步處理。作為數據庫建設項目,宗地背景圖數據總量巨大,單憑肉眼僅僅依靠AutoCAD繪圖軟件要想徹底查找出這些錯誤,無異于大海撈針。利用FME工作臺來檢查宗地背景圖可以很好地幫助我們解決這個難題。

啟動FMEE工作臺,打開數據轉換模板文件,執行ADD Dataset(加載源數據)命令,將需要檢查的宗地背景圖文件加載到*.fmw模板窗口上,執行Feature Connections(特征連接)命令,將宗地背景圖與模板連接上,執行數據轉換功能,FME工作臺開始對宗地背景圖進行數據轉換。此時執行數據轉換不是要得到目標數據,而是用過濾器(Filter)篩選出宗地背景圖中的錯誤。前面說過,FME工作臺給用戶提供了以圖形化的界面實現對數據和轉換流程的完全控制,數據處理完成后,系統就會自動運行并打開FME通用瀏覽器,將過濾器篩選出的錯誤信息以圖文形式反饋給用戶,用戶可以直觀地判別出顯示的錯誤。FME通用瀏覽器運行界面如圖3。

窗口中顯示的陰影圖形是篩選出來的錯誤內容,右邊窗口顯示的是對該錯誤信息的描述說明。參照反饋出來的錯誤信息,可以用AutoCAD繪圖軟件對宗地背景圖中的錯誤進行修改,為避免有遺漏,修改完后應該再運行FME進行檢查一次,直到FME通用瀏覽器沒有錯誤信息顯示為止,這時說明宗地背景圖的地物要素編碼已經設定和修改完畢,可以用于最終的數據轉換。

圖3　FME Universal Viewer運行界面Fig.3　Running interface of FME Universal Viewer

3　結語

利用FME的基本特性結合AutoCAD的強大圖形編輯處理功能對數據進行入庫前的預處理,該方法很好地融合了兩者的特點,實現了對入庫數據檢查和轉換的批量處理功能,極大地提高了數據處理的速度和質量。實踐證明,該方法創造性地發揮了FME軟件的優異性能,使作業人員從繁瑣的手工勞動中解脫出來,減輕了勞動強度,使數據處理的效率大大提高,縮短了數據庫建設的周期。

參考文獻：

[1]安丹,湯軍.基于FME的CAD與GIS數據轉換的應用研究[J].軟件導刊,2010,10(10):26-27.

[2]陳影,程耀東,閆浩文.利用FME進行GIS數據的無損轉換[J].測繪科學,2007,3(2):75-76.

[3]賀博斐,敬小東.淺談城鎮地籍數據庫的建設[J].地理空間信息,2013,8(4):157-158.

[4]TD/T 1015—2007，城鎮地籍數據庫標準[S].

[5]TD/T 1001—2012，地籍調查規程[S].