基于FME在礦產資源審計中的設計與應用

段彩梅，王少寧

（1.蘭州市勘察測繪研究院，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州煤礦設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

自然資源資產審計是黨中央關于加快推進生態文明建設要求的具體體現，是堅持節約資源和保護環境的基本國策，自然資源審計可以促進自然資源資產節約利用和生態環境安全。目前環境保護問題和自然資源合理利用已成為制約我國經濟發展的重要因素，習近平同志關于生態文明思想和自然資源管理的重要論述均明確指出“保護生態環境就是保護生產力，改善生態環境就是發展生產力”。

自2015年開展自然資源資產審計以來，我國建立全新的審計系統，對自然資源資產有效利用率有明顯提高，與傳統自然資源資產審計主要以“資產”和“負債”為主的自然資源資產負債表為審計對象相比，全新一代自然資源資產審計的資料和對象往往以地理信息數據為主，利用地理信息技術和測繪地理信息成果，通過定位、空間分析、影像比對等方法提取和綜合評估自然資源資產的數量、質量以及屬性信息等，以客觀數據的形式作為審計對象，更加直觀、立體，更適用于多維度審計。

矢量數據作為礦山遙感監測最重要的成果數據之一，記錄著礦山資源最為重要的空間位置信息及其相應的屬性信息［1］。地理信息系統（GIS）在土地、礦產、森林、草原、濕地、水資源、海域資源等重要自然資源資產專項審計中的利用率越來越高。以A市為例，A市提供的一部分被審計對象為xls表格的復雜文本坐標數據（礦權登記范圍.xls），此類數據的常規處理流程為：先將xls表格的復雜文本坐標數據空間矢量化后，將坐標轉換為點，再將點轉換為線，然后線轉面，同時掛接表格的其他屬性（礦權名稱、礦權許可證等），再通過遙感或航空影像對比，進行空間分析，最后輸出對比成果。如果這項空間矢量化工作人工一一處理，則會耗費大量的人力、物力，增加勞動工作量，并且由于數據繁雜無規律，導致人為出錯率高，數據合格率較低，需要多次校對修改，才能開展下一步工作，這樣也就造成審計時間延長，總體工作效率低下。

GIS數據處理的時候，會涉及多個軟件同時使用和各種煩瑣的操作步驟，在數據管理、流程化定制及數據維護方面存在很大的不足，而FME（Feature Manipulate Engine，加拿大Safe Software公司開發的空間數據轉換處理系統）基于轉換器組合執行的定制模板化的任務工作流，省去數據在多個軟件間進行導入、導出、轉換等操作步驟，可以有效地縮短GIS數據處理的時間，大大提高作業效率。實時化的成果導出預覽，可以快速檢查數據輸出的有效性、正確性，如果不滿意可及時調整工作流的作業方案，得到符合用戶需求的最終成果。

1 FM E數據應用

本論述利用FME對礦產資源資產管理和生態環境保護專項審計調查中被審計對象A市所提供的“礦權登記范圍.xls”表格的復雜文本坐標數據及屬性進行模板化處理，FME（Feature Manipulation Engine）是解決數據互操作問題的一個數據轉換和變換工具。互操作可以理解為通信（communication）即通過共享和分發數據，透明的使用數據的能力。FME是一款用于空間數據與非空間數據加載、轉換、集成、導出、共享的產品，支持超過325種數據格式，是世界領先的空間數據交換與共享技術，支持的數據格式覆蓋GIS、CAD、BIM、點云、XML、柵格、數據庫等［2］，軟件在礦產數據分析過程中充分利用FME技術對復雜xls坐標數據進行批處理，減少了人為干預，提高作業效率和數據正確率。空間矢量化工作利用該模板批量處理，再對比影像，空間分析，輸出最終成果，對審計部門開展審計工作提供高效的、無差錯的底層技術支持。

在“礦權登記范圍.xls”表格的復雜文本坐標數據中，xls列表中多數情況下是一個礦權名稱對應一條信息記錄，一個礦權信息記錄所在的單元行中存儲一組坐標對；有時也存在一個礦權名稱對應多個信息記錄，這是由于該礦權名稱存在多個獨立的范圍面，故一個礦權存儲的信息記錄所在單元行中存在多組坐標對，共同構成該礦權的完整范圍。“礦權登記范圍.xls”文件見表1所列（本論述樣例坐標均以虛擬坐標顯示）。

利用FME（Feature Manipulation Engine）研究制作統一模板，對表1中的4條礦權信息存儲的坐標及屬性進行批量處理，減少坐標數據的人為干預，極大地降低了出錯率，提高了空間化效率及成果準確率。

2 數據預處理

FME模板方法研究之前，需要人工對“礦權登記范圍.xls”表格數據進行預處理，使數據有規律性、可循性，研究的模板就有通用性。被審計對象A市所提供的“礦權登記范圍.xls”表格數據中，每個單元格中的坐標屬性有的呈規律性，有的沒有規律性，有的記錄1個范圍面，有的記錄多個范圍面。這樣的表格就會呈現屬性雜亂，無規律可循，該數據處理起來存在一定難度，需要加入一些特定的字符或字符串，使FME能準確分辨坐標數據信息。

對“礦權登記范圍.xls”存儲的一條記錄的坐標單元格中存在多個范圍面的使用特殊符號“\”（可用其他符號“//”等替代）標識處理，即在一個范圍面的最后一個坐標之后手動增加“\”（可用其他符號“//”等替代）符號。

比如表1中，第一條記錄中的開頭“1，6”表示礦權范圍由一個范圍組成，第一個空間面由6個坐標點組成；“1，6229646.44，5936523.92”表示第一個點的X Y坐標是“6229646.44，5936523.92”，以此類推；“60，70\1”表示礦權標高60 m～70 m，“1”表示構面完成。

表1 礦權登記范圍表

3 FM E模板設計與數據處理流程

本論述利用FME Workbench 2020.0設計模板，FME Workbench是FME（Feature Manipulation Engine）中定義數據轉換和數據變換的最主要工具，它有一個直觀的圖形界面，將轉換方法以圖形方式描述數據流。FME中有很多轉換器，每次只使用一個往往并不能得到目標數據成果，類似于計算機編程語言VB（Vi?sual Basic），FME是結構化的、模塊化的、面向對象的，用戶經常需要把多個轉換器組合或連接來使用，這樣就可以達到很好的使用效果。一系列轉換器以圖形化的方式表示整體工作流程，是FME中的一個重要概念，同時也是數據處理流程設計最直觀的表達方式，可以很方便的調整，增加或者刪減模塊，即將編程語言模式被圖形化的方式替代，如圖1所示。

圖1 FME Workbench界面數據流

本論述中處理的要素類型為表格。通過FME研究制作流程模板，對表格進行處理，快速準確地提取礦權范圍，研究流程如圖2所示。

圖2 研究流程圖

3.1 模板設計

此項工作為FME軟件應用中的核心步驟，它不僅體現了作業人員的數據處理思路，同時把該思路以若干個轉換器相互連接的方式直觀地表現出來。不同的數據類型或者格式有不同的處理方法和流程，同一種數據類型或者格式用不同流程處理，得到的結果也往往不一致。因此要求作業人員思路清晰，目標明確，對常用轉換器特點和功能要有一定程度的掌握，做到能夠熟練運用。

3.2 提取坐標

（1）利用counter工具（為要素添加一個數值屬性并為其賦值。每個后續要素的值通過此轉換器后依次遞增——即記錄通過的要素個數并將其過程值賦給要素）對XLS中的每條記錄進行唯一標識屬性A［3］，以便后續進行屬性掛接（GIS）。如果XLS表有唯一屬性可區分的，本步驟可忽略。

（2）利用AttributeSplitter工具（把選擇的屬性分離成一個屬性列表。列表中的每一項都包含一個從列表中分離出的單獨分離值。例如，可以用這個轉換器，把一個含有分隔逗號列表的屬性分離成幾個組成部分）對坐標屬性列按照“\”符號屬性進行分割，提取XLS坐標列的礦權范圍面個數，見表2所列。此時分離出的列表為C，再對每個面C進行“counter”唯一標識屬性B（即面序號）。

表2“坐標”屬性值分割列表C

（3）利用ListExploder工具（暴露輸入要素的列表中的每個成員到各自的要素中）對上述2的步驟分離出的列表（表2）進行一（多）個面的坐標屬性進行暴露，暴露出的屬性信息為列表D，見表3所列。

表3 列表C屬性值暴露的列表D

（4）利用AttributeSplitter工具對列表D按照“，”符號進行屬性分割，分割后的坐標列XY坐標為列表E，見表4所列。

表4 分割列表D屬性后的列表E

（5）再次將列表E進行屬性暴露ListExploder。暴露后通過Tester工具（評估要素的一個或多個測試條件，根據測試的結果決定要素的輸出。判斷可由任何FME允許的操作符組成）提取XY坐標，對XY坐標做唯一標識F。經過FeatureMerger工具（將屬性/幾何圖形從一個要素移動到另一個要素）將A、B，F屬性一致的進行屬性掛接，將XY分為兩列屬性，見表5所列。

表5 XY坐標分為兩列屬性表

3.3 坐標轉面

利用VertexCreator工具（將坐標附加到null、點、文本、線和弧段幾何圖形上，或用點對象替換已有幾何對象）對暴露的每條記錄轉為矢量空間點（即ArcGIS中“添加XY坐標”工具），LineBuilder工具（將點或線連接為更長的線，不移除有重大意義的結點）將點按A、B創建線（即ArcGIS中“點集轉線”工具），LineCloser工具（通過添加起始節點作為終節點，將輸入的線要素轉換成面）將線進行面閉合（即ArcGIS中“要素轉面”工具），然后將成果輸出為shp或gdb格式［4］，如圖3～5所示。

圖3 空間矢量化流程圖

圖4 空間矢量化成果示意圖

圖5 空間矢量化成果在ArcGIS中的示意圖

4 實例小結

本次數據以被審計對象A市提供的“礦權登記范圍.xls”表格的4條復雜文本坐標數據及屬性表為例，通過對表格的預處理、分割、暴露、關聯、轉點、轉線、轉面等方法，研究制作本模板，批量對xls中不規則坐標列進行空間矢量化。應用結果表明，使用FME軟件進行數據轉換處理，表格至空間矢量數據僅耗時11.1 s，快速、高效、準確地達到預期目標，有效解決了實際問題，極大地提高了工作效率。

圖6 FEM處理數據耗時圖

5 結論

本論述列舉了FME軟件在表格數據處理中的一些常見應用，可以發現FME在表格（GIS）數據處理中具有明顯的優勢。流程化作業、可視化預覽、零代碼維護、實時性更新、多源數據集成等特點使得FME在提高表格（GIS）數據處理作業效率及成果質量、降低數據維護更新成本等方面發揮重要作用。利用FME軟件進行技術的創新和探索，能為各種項目提供快速的數據分析、統計及輸出，規避因大量人工參與而導致的效率低且易錯遺漏等問題，有效解決人工重復、煩瑣的數據處理、比對分析及錄入輸出等過程，能大大提高作業人員的工作效率，節省寶貴的時間和人工成本［5］。

FME具有模塊化、可視化等優點，可以根據用戶的不同需求，對處理方式、處理過程進行自主組合［6］，通過研究制作數據流模板，經過數據拆分、組合、轉換，快速、準確、高效地將表格數據無損、無錯誤地轉換為空間矢量數據，提高了自然資源資產審計工作中數據整合效率，為自然資源資產審計工作提供了高效快速的解決方案。

通過本次實踐，在實施自然資源資產審計時，利用FME方法，對礦產資源的范圍、類型、空間分布情況以及圖斑變化情況進行空間分析，并以空間地圖的方式呈現分析結果。通過地理信息技術發現、核實審計區域內自然資源資產管理利用出現的問題，對發現的問題進行量化評價，借助地理信息技術，提高審計工作效率，實現自然資源資產審計方法的轉型升級［7］。