FME在GIS数据处理中的运用范文

摘要:FME软件立足于数据格式转换，通过不同功能的转换器，实现了多种GIS数据格式的转换和处理。本文以FME软件为处理平台，参照地理信息数据处理过程中遇到的各类问题，阐述其在坐标系转换、格式转换、属性提取、拓扑处理、错误检查等方面的应用。

关键词:FME;GIS数据处理;实例应用

引言

近年来，随着计算机技术的发展，地理信息产业的改革不断深化，地理信息技术也逐步走向成熟［1］。地理信息技术广泛应用于环境、资源、灾害、国土、规划、交通、电力等领域，基于空间地理位置开发的GIS平台也有繁多的种类。由于软件公司对自己产品、数据的保护，大多推出了不同的数据格式。国际上比较通用的GIS处理平台有ArcGIS、MapInfo、GeoMedia等，而国内也有比较成熟的MapGIS、Supermap、GeoStar、苍穹等。另外CASS虽然不是GIS平台，但是由于其在数字制图方面的优势，在数字测绘方面CASS的应用十分广泛。正是由于种类繁多的平台与软件造成了基础地理信息数据格式的多样化，进而导致数据的加工也变得更加复杂。虽然目前很多GIS软件可以实现部分不同数据格式的相互转换，但是无法保证数据的准确性、完整性，以及数据操作过程的简易性、快捷性。本文基于FME软件，阐述其在坐标系转换、格式转换、属性提取、拓扑处理、错误检查等方面的GIS数据处理中的应用，并通过实例体现FME在数据处理方面的重要性。

1FME简介

FME(FeatureManipulateEngineering)是一个支持多元数据的提取、转换、加载、处理的强大工具，它是完整的空间ETL解决方案。用户也可以根据自身的实际需求建立具有不同功能和应用的GIS数据处理、转换的平台，从而大大提高在GIS数据处理过程中的工作效率，深度发掘空间地理信息数据的应用。FME是加拿大SafeSoftware公司基于OpenGIS组织提出的“语义转换”理念开发的，其支持超过200多种矢量、栅格数据［2］，集成了300多种转换函数实现数据模型的准确重构，空间、属性数据的宽管道转换，并且支持数据流程的可视化以及二次开发插件的应用，使FME平台应用环境更加智能化、人性化。FME产品包括以下6个功能模块［3］:1)FMEWorkbench。该模块能够实现可视化定义(关系对应图)数据的转换，并且能够合并不同数据源，操作过程采取模块拼接的方式。2)FMEUniversalTranslator。该模块是一个独立运行的数据转换程序，其具有强大的转换功能，能够使用户精确、快捷地实现数据转换，而在用户不同要求下也可完成比较复杂的数据处理。3)FMEUniversalViewer。该模块能够预览不同格式的数据，并且能够查看数据图层中的属性字段以及属性值等内容。4)FMEPlug－in(SDK)。该模块为开发组件，用户可以通过访问语义核心内容，开发适合自身定制数据格式的转换和处理功能的插件。5)FMEObjectAPI。该模块为开发接口，能够将FME的数据访问功能植入到应用中，增加数据的处理、读、写等能力。6)FMEApplicationExtenders。该模块能够实现多平台GIS、数据库数据的直接访问(读、写)。“语义转换”(宽通道转换)是由OpenGIS组织依照开放地理信息数据互操作指导思想提出的数据转换理念，用户能够通过重构数据结构实现数据的转换与处理，并且可根据自身的特殊需求提取不同数据源、不同层次的内容，充分体现了FME在数据转换和处理过程中的灵活性和实用性。其结构如图1所示。本文所涉及的FME的应用主要是FMEWorkbench模块，其能够快速定制图形化的流程，进行GIS数据的转换、处理、变换等操作。该模块提供了300多种转换函数，主要数据处理功能包括几何要素操作，多源、多类型数据组合，属性数据与几何要素连接，属性数据操作等。用户可以通过组合不同的函数功能实现复杂的数据转换和数据处理功能［4］。

2GIS数据处理中常见的问题

2．1数据转换

数据转换一般是指数据格式的转换，另外就是数据坐标系统的转换。由于在数据采集过程中的坐标系可能是北京54、西安80或者是CGCS2000，一般都是通过CASS完成数字成图，而CASS并没有坐标系定义以及转换功能，只能是在数据采集开始就选定坐标系。GIS数据往往以GASS数据作为基础，所以要对数据进行转换使其统一到一个坐标系中，这样就需要对数据进行坐标投影转换。另一方面，GIS平台的多样化也造就了数据格式的不同。数据源的多样化为数据库建设带来了一定的不便，某些GIS平台只能兼容部分数据格式，而某些GIS平台自身的数据格式转换功能所能完成的格式转换类型有限，并且可能造成矢量数据或者属性数据的丢失。而利用FME强大的数据转换功能可以实现数据格式的统一化，并且能够保证数据的无损转换。

2．2属性提取

在GIS数据处理过程中，属性信息的处理是比较重要的一项。在数据处理工程中所需要的属性信息往往是源数据的部分数据，另外不同的数据属性存储字段不同，直接完全转换会造成数据的冗余或者是字段错乱。在实际操作过程中，选择源数据中所需的属性字段，利用FME中特定的函数将属性信息提取到自定义的目标数据字段中。另外在数据属性中存储着数据的线形、颜色、图例样式等特征信息，在大多数数据转换过程中会丢失这部分信息，而FME可以查看到这些信息，并且可以按照自定义的要求对这部分属性进行转换，FME的该项功能可以实现数据的无损转换。

2．3拓扑处理

在利用FME进行数据转换的过程中，往往将源数据分为点、线、面，而按照数据要求需要对数据进行构面处理，或者是按照某些特定的属性值对数据进行合并。通过对源数据的筛选，剔除不需要的矢量数据，然后利用FME实现构面处理。另外可以根据属性字段对数据进行检验，利用本应是面状的房屋层，由于制图过程中的失误造成房屋以断线的形式存在，而通过构面处理可以恢复其面状结构。相同属性面状数据合并，在地籍调查中的图斑合并中得到广泛应用，通过统一标准的批量处理，可以将在同一地籍子区中的相同类型的地类图斑进行合并［5］，工作效率得到明显提高，并且防止了因为人工操作而造成的合并图斑遗漏现象的发生。

2．4错误检查

在GIS数据处理中，主要是对图形错误、属性错误的检查。图形错误主要体现在几何类型、拓扑关系、数据完整性等方面，而属性错误主要体现在逻辑一致性、关键字段唯一性等方面。GIS数据几何类型错误主要体现在矢量数据形式与数据规范要求的几何形态不一致。如前面提到的房屋数据，按照数据规范要求，其应为面状数据，而其矢量数据形式却是断线围成的，另外在制图过程中本应以点状或者线状存在的实体由于误操作而将属性设置成错误的类型。对该类错误的检查主要是通过制作几何类型对照表，然后根据对照表和FME中的GeometryFilter、Attribute-Filter函数对数据进行检查，并利用CoordinaerFietch函数提取错误实体的坐标值，输出到Excel表格中，方便错误实体的查找与改正。拓扑关系的检验是指对图形的空间位置逻辑关系的检查。对于单层数据的拓扑检查是指图层内部自身的一些错误。如利用SpikeRemover函数对线状数据进行重点、重线及相交检查，而对于面状数据可以通过与Area-OnAreaOverlayer、DountholeExtractor等函数进行组合，检叠、交叉、裂隙等错误。多层叠加拓扑的检查主要是检查数据层之间的关系，如点是否在线上，点是否在面内，PointOnAreaOverlayer函数可以对此类问题进行检查，而AreaOnAreaOverlayer可以实现检查面与面之间是否全覆盖的问题。数据完整性的检查主要是通过利用TEST函数根据一定的规范与标准对属性字段值进行是否为空的检查，以及记录数是否与总数相同、属性值是否在规定范围内等情况进行检查。属性逻辑一致性的检查主要是通过将拓扑检查与属性值检查结合起来进行复合检查。如通过面叠加的拓扑检查可以得到其是否在覆盖范围内，而利用属性值检查可以得知其逻辑关系是否正确，实际情况中某乡处于某县范围内，但是按照属性检查可以看出该乡镇不在该县的管辖范围内，这样就出现了属性逻辑一致性错误，需要进行改正。关键字段唯一性检查是通过利用FME中的Duplica-teRemover和StringLengthCalculat函数实现关键字段值是否符合要求、是否重复等问题进行检查。如在实践过程中关键字段具有一定的位数和编写格式，并且关键字段不能重复，通过FME软件特定的函数可以检查，提高了工作效率和数据质量。

3FME实例应用

通过上面的叙述可以看出，FME软件在GIS数据处理中占有很重要的地位，接下来以地籍数据库建设中DWG数据转换为SHP数据［6］并进行相应的GIS数据处理为例，进一步诠释FME的功能与作用。源数据没有存贮坐标系统信息，而在生成工作空间时可以进行添加，同时也可以在该过程中进行坐标系统的转换。在进入工作空间后也可以对坐标系统进行修改，在输出目标数据时即可实现坐标系统的转换。通过FMEUniversalViewer模块可以查看到源数据的图形以及属性，正确判断出需要提取的数据以及属性。通过可视化的数据流，对属性字段的转换进行设置，并且选用合适的函数实现数据的转换。而对于拓扑处理、数据检查等功能可以通过选择不同的转换器、函数，通过设置其内部参数来实现不同要求的数据处理，在转换过程中选择了Dissolver转换器，并且对其参数进行了设置，来实现按照一定要求的数据拓扑融合。4结束语本文介绍了FME的各个模块与功能，并且结合工作中实际遇到的各类问题，阐述了FME在坐标系转换、格式转换、属性提取、拓扑处理、错误检查等方面应用的重要性。通过本文的论述，对FME的功能进行了简单的探索，希望对GIS数据处理方面有借鉴意义。

作者：任俊儒 单位：华北地质勘查局五一四地质大队