基于FME 在基础地理实体转换中的应用探索

1 引言

在智慧常德时空大数据平台建设项目中包含基础地理实体建设内容，以已有 1：1000、1：2000DLG 为基础，同时参考自然资源、经济、社会类专题数据，进行提取、重组、融合等处理，制作相应范围的基础地理实体数据。基础实体对象包括水系、植被、建筑物、院落、交通、境界与政区，对各实体赋予唯一编码，可作为众多政务专题信息的载体，实现基础地理信息数据与各行业数据在空间位置上的统一，对推动信息资源整合具有关键性桥梁纽带作用，为大数据分析挖掘和智能应用奠定基础。

2 转换难点与思路

对已有基础数据成果进行转换，存在大量重复性工作，若无法实现软件自动处理，则需要大量人员去人工处理，效率低下并容易出现错漏。

（1）已有的 1：1000、1：2000DLG 数据库，地形要素按分类编码，以点、线、面的形式，存储在不同的图层中，与基础地理实体的分类与编码有所不同，通常 DLG 数据类型多于基础地理实体数据类型，需进行抽取与映射；

（2）数据的属性结构不相同，需进行数据结构转换；

（3）属性值获取工作，道路面未存储道路相关属性，而是存储在道路中心线中，道路中心线是相交打断的，难以直接通过空间关系获取其属性；

（5）基础地理实体编码工作，基础地理实体转换完成后如何实现实体统一编码，以及数据更新后，更新实体如何编码。

（6）不同源数据接边工作。1：1000DLG 与 1：2000DLG 需进行实体接边。

FME 作为一个空间数据处理系统，基于 OpenGIS 组织提出的新的数据转换理念“语义转换”，通过提供在转换过程中重构数据的功能，实现了超过 250 种不同空间数据格式之间的转换。FME 软件提供的各类功能转换器，就像各类已建成的零件，用户通过自行选择、组装，形成一系列的功能模板，从而实现用户所需的功能，具有建立难度低、操作简便、配置灵活、维护性强等优势。

使用 FME 软件辅助进行基础地理实体转换 [1]，可从要素提取、结构转换与空间赋值、数据接边等方面进行，可极大提高数据转换效率，节省大量的人力物力。

3 FME 在基础地理实体转换中的应用探索

由于项目实施于相关国家标准与技术文件前，根据当时已有的地理实体相关标准，形成了地理实体分类代码与数据分层规则，并对地类实体标识码规则进行了制定，此项目中转换都是以此为标准进行的。虽然转换标准与现有国家标准、技术文件有所不同，但数据转换的方法与思路是相同的，形成的模板可以共用。

3.1 要素提取

根据分析比对 DLG 与基础地理实体的分类代码与数据分层规则，制作分类代码映射关联表，建立地物 DLG 分类代码与地理实体分类代码的对应关系，使用 FeatureMerger 转换器挂接编码映射表，对匹配了基础地理实体分类代码的要素进行抽取并存储在地理实体的对应图层中。使用 FME 进行要素提取，工作量集中在编码映射表的制作，且可重复利用，极大的提高了工作效率，减少90% 以上的转换时间。

3.2 结构转换与空间赋值

基础地理实体的属性定义与 DLG 数据的属性定义有些许不同，属性的变化可分为 3 类：属性名称和类型变化、属性新增、属性删除；属性名称和类型变化的，使用AttributeManager 转换器对DLG 属性进行重命名等处理，实现对原有属性的继承；对于新增的字段，部分固定属性如“USOURCE”“ UpDateTime”等直接赋予相应值，其他新增字段赋空；删除字段无需处理；图元唯一标识码字段“ENTIGUID”使用UUIDGenerator 转换器直接生成。

在进行结构转换时，同时对部分属性进行空间赋值。主要为道路面的处理与赋值。在DLG 数据中，道路面只包含分类代码字段，道路属性存储在道路中心线中；同一类型的连通道路进行了合并处理，而地理实体中则需要将其按实际情况进行分割；道路面的分割在此项目中仍然是使用人工参与的方式进行，软件处理的效果还难以达到使用需求。

对分割好的道路面，由于存在交叉路口的关系，道路中心线往往与多个道路面有相交关系，直接通过空间叠加难以获取正确的道路属性；根据经验分析，与道路面相交最长的道路中心线最可能是此道路面的实际中心线，从而获取道路面属性。

在 实 际 操 作 过 程 中， 灵 活 运 用 了 Counter 转 换 器， 对 道 路 面 进 行 编 号， 使用 LineOnAreaOverlayer 转换器，将道路中心线按面进行分割打断并获取道路面的编号属性，使用 LengthCalculator 转换器对打断后的道路线进行长度计算，使用StatisticsCalculator 转换器，统计出同名称同编号的道路长度总和、同编号道路长度的最大值，当这两个值相等时，即可确认获取到了正确的道路中心线，然后使用 FeatureMerger转换器通过道路面编号值实现属性挂接。

3.3 自动接边

数据接边主要是对 1：100DLG 与 1：2000DLG 转换成的基础地理实体的接边，接边后确保对同一实体的图形连续与属性唯一。

使用FME 模板自动接边与人工检查结合的方式实现数据的快速接边。

使 用 已 知 的 数 据 接 边 线， 使 用 Bufferer 转 换 对 其 建 立 缓 冲 区， 然 后 使 用SpatialRelator 转换器，对边界上需要接边的要素进行提取；使用 Dissolver 转换器 [3]，通过实体分类代码、国标分类码、要素名称分组确定要素是否融合，融合要素的其他属性取融合前面积或长度最大要素的属性值。对于未进行自动接边的要素进行标记后，人工完成数据接边。

4 应用探索与展望

使用 FME 软件进行基础地理实体的转换，切实极大提高了工作效率，使得大量重复性的工作能够通过软件自动完成，将专技人员从重复工作中解放。

本文详细介绍的 3 个方面的应用，仅仅是在项目实施过程中一部分，笔者实际上使用FME 软件实现了道路线面一致性检查、地理实体自动化编码、更新地理实体的补充编码、行政区融合等功能，减少了大量人工工作。

对于公路与城市道路，基础地理实体中同时存在道路线与道路面，其实体编码逻辑上是一致的，通过线面一致性检查，结合使用 FeatureMerger、ListElementCounter、Tester、AttributeManager 转换器，可检查出相同编码的面与线名称不同、同一编码的面超过 1 个、有道路面却无道路线、多条不同属性线地理实体编码相同等逻辑错误 [4]。

地理实体完成后的自动编码则是通过与行政区的叠加分析，获取行政区代码，对于跨行政区的地理实体，则获取上级行政区代码，然后通过外接矩形坐标，实现自东向西、由南向北的排序，从而完成对同一行政区同一类型实体的编码。此模板结合使用了SpatialRelator、Tester、AttributeCreater、GeometryFiler、CoordinateExtractor、BoundExtractor、Sorter Counter StringFormatter 等转换器。更新地理实体的补充编码与自动编码类似，不同处在于使用 StatisticsCalculator 转换器获取了同行政区类型地理实体的最大编号 [2]。

行政区融合的初步需求来自于原始行政区数据不同级别间存在大量拓扑错误，难以手动进行修改。因此，通过村级行政区的行政区代码，使用 Dissolver 转换器，逐级向上融合获取上级行政区，再通过空间关系获取行政区属性。

此外，由于能力有限，还有多个方面的工作未能实现高效的软件自动处理，仍然使用量人工处理的方式进行，道路面的自动分割、交叉路口的提取、水系在涵洞桥梁处的自动连接、建筑物的自动融合等方面，这也将是以后深入研究后可探索应用的方面。

参考文献：

[1] 王琳. 智能化全息测绘标准下的FME 自动化数据转换. 城市勘测，2021.

[2] 许庆领，段文华. 地理国情河流实体编码方法研究. 地理空间信息，2019.

[3] 陈再春. 基于FME 的分幅地形图数据融合方法研究. 城市勘测，2021.

[4] 何骞， 王真立. 基于FME 的城市更新基础数据库自动化质检实现与应用，城市勘测，2020.

作者简介：

陈志刚（1969—），男，高级工程师，主要从事测绘地理信息管理和自然资源信息化相关工作。E-mai ：2005-04-04@163.com