FME在GIS數據處理中的運用范文

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摘要:fme軟件立足于數據格式轉換，通過不同功能的轉換器，實現了多種gis數據格式的轉換和處理。本文以FME軟件為處理平臺，參照地理信息數據處理過程中遇到的各類問題，闡述其在坐標系轉換、格式轉換、屬性提取、拓撲處理、錯誤檢查等方面的應用。

關鍵詞:FME;GIS數據處理;實例應用

引言

近年來，隨著計算機技術的發展，地理信息產業的改革不斷深化，地理信息技術也逐步走向成熟［1］。地理信息技術廣泛應用于環境、資源、災害、國土、規劃、交通、電力等領域，基于空間地理位置開發的GIS平臺也有繁多的種類。由于軟件公司對自己產品、數據的保護，大多推出了不同的數據格式。國際上比較通用的GIS處理平臺有ArcGIS、MapInfo、GeoMedia等，而國內也有比較成熟的MapGIS、Supermap、GeoStar、蒼穹等。另外CASS雖然不是GIS平臺，但是由于其在數字制圖方面的優勢，在數字測繪方面CASS的應用十分廣泛。正是由于種類繁多的平臺與軟件造成了基礎地理信息數據格式的多樣化，進而導致數據的加工也變得更加復雜。雖然目前很多GIS軟件可以實現部分不同數據格式的相互轉換，但是無法保證數據的準確性、完整性，以及數據操作過程的簡易性、快捷性。本文基于FME軟件，闡述其在坐標系轉換、格式轉換、屬性提取、拓撲處理、錯誤檢查等方面的GIS數據處理中的應用，并通過實例體現FME在數據處理方面的重要性。

1FME簡介

FME(FeatureManipulateEngineering)是一個支持多元數據的提取、轉換、加載、處理的強大工具，它是完整的空間ETL解決方案。用戶也可以根據自身的實際需求建立具有不同功能和應用的GIS數據處理、轉換的平臺，從而大大提高在GIS數據處理過程中的工作效率，深度發掘空間地理信息數據的應用。FME是加拿大SafeSoftware公司基于OpenGIS組織提出的“語義轉換”理念開發的，其支持超過200多種矢量、柵格數據［2］，集成了300多種轉換函數實現數據模型的準確重構，空間、屬性數據的寬管道轉換，并且支持數據流程的可視化以及二次開發插件的應用，使FME平臺應用環境更加智能化、人性化。FME產品包括以下6個功能模塊［3］:1)FMEWorkbench。該模塊能夠實現可視化定義(關系對應圖)數據的轉換，并且能夠合并不同數據源，操作過程采取模塊拼接的方式。2)FMEUniversalTranslator。該模塊是一個獨立運行的數據轉換程序，其具有強大的轉換功能，能夠使用戶精確、快捷地實現數據轉換，而在用戶不同要求下也可完成比較復雜的數據處理。3)FMEUniversalViewer。該模塊能夠預覽不同格式的數據，并且能夠查看數據圖層中的屬性字段以及屬性值等內容。4)FMEPlug－in(SDK)。該模塊為開發組件，用戶可以通過訪問語義核心內容，開發適合自身定制數據格式的轉換和處理功能的插件。5)FMEObjectAPI。該模塊為開發接口，能夠將FME的數據訪問功能植入到應用中，增加數據的處理、讀、寫等能力。6)FMEApplicationExtenders。該模塊能夠實現多平臺GIS、數據庫數據的直接訪問(讀、寫)。“語義轉換”(寬通道轉換)是由OpenGIS組織依照開放地理信息數據互操作指導思想提出的數據轉換理念，用戶能夠通過重構數據結構實現數據的轉換與處理，并且可根據自身的特殊需求提取不同數據源、不同層次的內容，充分體現了FME在數據轉換和處理過程中的靈活性和實用性。其結構如圖1所示。本文所涉及的FME的應用主要是FMEWorkbench模塊，其能夠快速定制圖形化的流程，進行GIS數據的轉換、處理、變換等操作。該模塊提供了300多種轉換函數，主要數據處理功能包括幾何要素操作，多源、多類型數據組合，屬性數據與幾何要素連接，屬性數據操作等。用戶可以通過組合不同的函數功能實現復雜的數據轉換和數據處理功能［4］。

2GIS數據處理中常見的問題

2．1數據轉換

數據轉換一般是指數據格式的轉換，另外就是數據坐標系統的轉換。由于在數據采集過程中的坐標系可能是北京54、西安80或者是CGCS2000，一般都是通過CASS完成數字成圖，而CASS并沒有坐標系定義以及轉換功能，只能是在數據采集開始就選定坐標系。GIS數據往往以GASS數據作為基礎，所以要對數據進行轉換使其統一到一個坐標系中，這樣就需要對數據進行坐標投影轉換。另一方面，GIS平臺的多樣化也造就了數據格式的不同。數據源的多樣化為數據庫建設帶來了一定的不便，某些GIS平臺只能兼容部分數據格式，而某些GIS平臺自身的數據格式轉換功能所能完成的格式轉換類型有限，并且可能造成矢量數據或者屬性數據的丟失。而利用FME強大的數據轉換功能可以實現數據格式的統一化，并且能夠保證數據的無損轉換。

2．2屬性提取

在GIS數據處理過程中，屬性信息的處理是比較重要的一項。在數據處理工程中所需要的屬性信息往往是源數據的部分數據，另外不同的數據屬性存儲字段不同，直接完全轉換會造成數據的冗余或者是字段錯亂。在實際操作過程中，選擇源數據中所需的屬性字段，利用FME中特定的函數將屬性信息提取到自定義的目標數據字段中。另外在數據屬性中存儲著數據的線形、顏色、圖例樣式等特征信息，在大多數數據轉換過程中會丟失這部分信息，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行轉換，FME的該項功能可以實現數據的無損轉換。

2．3拓撲處理

在利用FME進行數據轉換的過程中，往往將源數據分為點、線、面，而按照數據要求需要對數據進行構面處理，或者是按照某些特定的屬性值對數據進行合并。通過對源數據的篩選，剔除不需要的矢量數據，然后利用FME實現構面處理。另外可以根據屬性字段對數據進行檢驗，利用本應是面狀的房屋層，由于制圖過程中的失誤造成房屋以斷線的形式存在，而通過構面處理可以恢復其面狀結構。相同屬性面狀數據合并，在地籍調查中的圖斑合并中得到廣泛應用，通過統一標準的批量處理，可以將在同一地籍子區中的相同類型的地類圖斑進行合并［5］，工作效率得到明顯提高，并且防止了因為人工操作而造成的合并圖斑遺漏現象的發生。

2．4錯誤檢查

在GIS數據處理中，主要是對圖形錯誤、屬性錯誤的檢查。圖形錯誤主要體現在幾何類型、拓撲關系、數據完整性等方面，而屬性錯誤主要體現在邏輯一致性、關鍵字段唯一性等方面。GIS數據幾何類型錯誤主要體現在矢量數據形式與數據規范要求的幾何形態不一致。如前面提到的房屋數據，按照數據規范要求，其應為面狀數據，而其矢量數據形式卻是斷線圍成的，另外在制圖過程中本應以點狀或者線狀存在的實體由于誤操作而將屬性設置成錯誤的類型。對該類錯誤的檢查主要是通過制作幾何類型對照表，然后根據對照表和FME中的GeometryFilter、Attribute-Filter函數對數據進行檢查，并利用CoordinaerFietch函數提取錯誤實體的坐標值，輸出到Excel表格中，方便錯誤實體的查找與改正。拓撲關系的檢驗是指對圖形的空間位置邏輯關系的檢查。對于單層數據的拓撲檢查是指圖層內部自身的一些錯誤。如利用SpikeRemover函數對線狀數據進行重點、重線及相交檢查，而對于面狀數據可以通過與Area-OnAreaOverlayer、DountholeExtractor等函數進行組合，檢疊、交叉、裂隙等錯誤。多層疊加拓撲的檢查主要是檢查數據層之間的關系，如點是否在線上，點是否在面內，PointOnAreaOverlayer函數可以對此類問題進行檢查，而AreaOnAreaOverlayer可以實現檢查面與面之間是否全覆蓋的問題。數據完整性的檢查主要是通過利用TEST函數根據一定的規范與標準對屬性字段值進行是否為空的檢查，以及記錄數是否與總數相同、屬性值是否在規定范圍內等情況進行檢查。屬性邏輯一致性的檢查主要是通過將拓撲檢查與屬性值檢查結合起來進行復合檢查。如通過面疊加的拓撲檢查可以得到其是否在覆蓋范圍內，而利用屬性值檢查可以得知其邏輯關系是否正確，實際情況中某鄉處于某縣范圍內，但是按照屬性檢查可以看出該鄉鎮不在該縣的管轄范圍內，這樣就出現了屬性邏輯一致性錯誤，需要進行改正。關鍵字段唯一性檢查是通過利用FME中的Duplica-teRemover和StringLengthCalculat函數實現關鍵字段值是否符合要求、是否重復等問題進行檢查。如在實踐過程中關鍵字段具有一定的位數和編寫格式，并且關鍵字段不能重復，通過FME軟件特定的函數可以檢查，提高了工作效率和數據質量。

3FME實例應用

通過上面的敘述可以看出，FME軟件在GIS數據處理中占有很重要的地位，接下來以地籍數據庫建設中DWG數據轉換為SHP數據［6］并進行相應的GIS數據處理為例，進一步詮釋FME的功能與作用。源數據沒有存貯坐標系統信息，而在生成工作空間時可以進行添加，同時也可以在該過程中進行坐標系統的轉換。在進入工作空間后也可以對坐標系統進行修改，在輸出目標數據時即可實現坐標系統的轉換。通過FMEUniversalViewer模塊可以查看到源數據的圖形以及屬性，正確判斷出需要提取的數據以及屬性。通過可視化的數據流，對屬性字段的轉換進行設置，并且選用合適的函數實現數據的轉換。而對于拓撲處理、數據檢查等功能可以通過選擇不同的轉換器、函數，通過設置其內部參數來實現不同要求的數據處理，在轉換過程中選擇了Dissolver轉換器，并且對其參數進行了設置，來實現按照一定要求的數據拓撲融合。4結束語本文介紹了FME的各個模塊與功能，并且結合工作中實際遇到的各類問題，闡述了FME在坐標系轉換、格式轉換、屬性提取、拓撲處理、錯誤檢查等方面應用的重要性。通過本文的論述，對FME的功能進行了簡單的探索，希望對GIS數據處理方面有借鑒意義。

作者：任俊儒 單位：華北地質勘查局五一四地質大隊