基于FME的地理國(guó)情普查公路連通性檢查方法研究

張 磊

（1.福建省基礎(chǔ)地理信息中心，福建 福州 350003）

基于FME的地理國(guó)情普查公路連通性檢查方法研究

張 磊1

（1.福建省基礎(chǔ)地理信息中心，福建 福州 350003）

地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)入庫(kù)前的檢查十分重要。介紹了一種基于FME編程技術(shù)并針對(duì)地理國(guó)情要素中公路連通性的檢查方法。該方法實(shí)現(xiàn)了兼顧屬性信息的公路連通性檢查及批量數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理。

FME；公路連通性；地理國(guó)情普查

地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)在生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行“兩級(jí)檢查、一級(jí)驗(yàn)收”制度[1]，驗(yàn)收合格的數(shù)據(jù)匯交到建庫(kù)單位后還應(yīng)按照數(shù)據(jù)入庫(kù)要求對(duì)各種成果數(shù)據(jù)再次檢查，檢查內(nèi)容主要包括文件與結(jié)構(gòu)一致性、拓?fù)湟恢滦?、其他邏輯一致性、空間參考正確性以及矢量數(shù)據(jù)接邊等幾個(gè)方面[2]。交通與水域網(wǎng)絡(luò)連通性檢查是地理國(guó)情要素?cái)?shù)據(jù)拓?fù)湟恢滦詸z查的重要內(nèi)容，也是提高交通與水域網(wǎng)絡(luò)弧段數(shù)據(jù)處理的基本要求。

對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)檢時(shí)，交通與水域要素連通性的檢查主要針對(duì)要素的圖形拓?fù)潢P(guān)系，即檢查要素是否存在懸掛點(diǎn)、偽節(jié)點(diǎn)等，但是對(duì)于地理國(guó)情普查的交通與水域數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，連通性檢查不僅需要檢查要素的圖形拓?fù)潢P(guān)系，還需要檢查要素屬性信息的邏輯連通性，即檢查道路與水系實(shí)體要素的邏輯表達(dá)在空間上是否連通。而常用的GIS工具對(duì)空間數(shù)據(jù)的檢查主要為圖形的拓?fù)潢P(guān)系檢查[3]，針對(duì)屬性信息的邏輯性檢查時(shí)，通常采用人工目視的方式逐一要素檢查，可操作性差、工作量大，且容易錯(cuò)漏。

目前，基于FME編程技術(shù)已經(jīng)可以高效地實(shí)現(xiàn)兼顧屬性信息與矢量偽節(jié)點(diǎn)的檢查[4]，有效地克服了屬性信息邏輯性檢查帶來(lái)的困難。因此，本文以地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)檢查中公路連通性檢查為例，根據(jù)地理國(guó)情普查道路實(shí)體表達(dá)方式的特點(diǎn)，研究基于FME編程技術(shù)的公路連通性快速檢查方法。

1 公路連通性

地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)中的公路要素在數(shù)據(jù)采集時(shí)，為保證某一條國(guó)道、省道或縣鄉(xiāng)道的貫通，需在重復(fù)路段的位置采集重復(fù)路段編號(hào)來(lái)表達(dá)道路實(shí)體，道路實(shí)體的表達(dá)方式見(jiàn)圖1，線(xiàn)路編碼與線(xiàn)段編號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1，道路實(shí)體的屬性表示方法見(jiàn)表2。

圖1 道路實(shí)體的表達(dá)

表1 線(xiàn)路編碼與線(xiàn)段編號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系

表2 道路實(shí)體的屬性表示方法

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可能更注重公路要素的圖形拓?fù)潢P(guān)系，即路在橋梁、隧道、車(chē)渡等處不能斷開(kāi)，保持公路要素在空間上的連通，卻經(jīng)常忽略采集或修改其對(duì)應(yīng)的屬性信息，從而導(dǎo)致某段道路實(shí)體的不連通。

2 基于FME的地理國(guó)情普查公路連通性檢查方法

2.1 FME的GIS互操作技術(shù)

FME是非常強(qiáng)大的第三方數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具[5]，在數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的同時(shí)添加一系列函數(shù)轉(zhuǎn)換器，完成投影轉(zhuǎn)換、屬性整理、空間分析等數(shù)據(jù)處理任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了高效靈活的GIS互操作[6]。FME的核心模塊之一FME Workbench（工作臺(tái)）提供了可視化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換環(huán)境，降低了FME軟件的使用門(mén)檻，用戶(hù)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的圖形化編程函數(shù)快速搭建數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型，高效地實(shí)現(xiàn)各類(lèi)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換操作。

2.2 檢查方法設(shè)計(jì)

地理國(guó)情普查公路連通性檢查對(duì)象為鄉(xiāng)級(jí)以上等級(jí)公路，主要包括高速公路、國(guó)道、省道、縣道和鄉(xiāng)道，判斷公路是否連通主要是判斷具有相同編碼的公路要素是否貫通，涉及線(xiàn)路編碼字段“RN”和重復(fù)路段編號(hào)字段“RNP”。因此，首先從地理國(guó)情要素?cái)?shù)據(jù)中提取鄉(xiāng)級(jí)以上等級(jí)公路，然后依據(jù)“RNP”字段屬性值將要素拆分為多個(gè)獨(dú)立線(xiàn)路編碼的要素，接著將具有相同線(xiàn)路編碼的要素進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最后根據(jù)線(xiàn)要素的懸掛情況判斷要素是否連通?；贔ME編程技術(shù)，可按照?qǐng)D2的步驟實(shí)現(xiàn)公路連通性的檢查。

圖2 公路連通性檢查流程圖

VB提供了簡(jiǎn)單的Windows窗口化編程環(huán)境，可通過(guò)運(yùn)用一些基本控件，簡(jiǎn)單地設(shè)置輸入輸出參數(shù)。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化公路連通性檢查，在VB環(huán)境下進(jìn)行程序可視化開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)FME后臺(tái)批量處理數(shù)據(jù)，進(jìn)一步降低FME的使用要求，使程序更加便捷高效[7]。

2.3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1）在FME Workbench里新建工作空間，設(shè)置數(shù)據(jù)源為地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)庫(kù)，程序自動(dòng)加載LRDL公路層及其屬性字段，并自動(dòng)映射到輸出數(shù)據(jù)庫(kù)文件[8]。

2）要素提取，利用“Tester”函數(shù)根據(jù)要素“GB”代碼從公路層中提取鄉(xiāng)道及以上級(jí)別的公路。

3）要素拆分，利用“AttributeSplitter”函數(shù)將提取要素按照“RNP”字段屬性值以“/”為標(biāo)識(shí)進(jìn)行要素拆分。

4）屬性復(fù)制，利用“AttributeCopier”函數(shù)將拆分后要素的“RNP”字段屬性值復(fù)制到“RN”字段中。

5）要素融合，先利用“AttributeKeeper”函數(shù)保留檢查公路連通性必需的“RN”字段，刪除其他多余字段；再利用“Linejoiner”函數(shù)將這些要素以“RN”字段進(jìn)行融合。

6）空間分析，先利用“coordinateExtractor”函數(shù)，獲取每段要素首尾結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；再利用“2DPointReplacer”函數(shù)把坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為點(diǎn)要素；接著利用“PointonPointoverlayer”函數(shù)進(jìn)行點(diǎn)要素的疊置分析。

7）連通性判斷，先利用“Tester”函數(shù)根據(jù)點(diǎn)要素重疊關(guān)系和“RN”屬性判斷該點(diǎn)是否為懸掛點(diǎn)；再利用“Counter”函數(shù)對(duì)具有相同線(xiàn)路編號(hào)的懸掛點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；接著利用“FeatureMerger”函數(shù)根據(jù)“RN”字段值將懸掛點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)信息掛接到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)要素中。

8）檢查結(jié)果輸出，利用“Tester”函數(shù)將具有相同線(xiàn)路編號(hào)且懸掛點(diǎn)個(gè)數(shù)大于2的點(diǎn)要素輸出到數(shù)據(jù)庫(kù)文件中。

9）完成FME程序設(shè)計(jì)后，將工程文件保存為“*.fme”格式。

10）在VB編程環(huán)境中開(kāi)發(fā)批量處理程序，程序中主要用到列表框、文本框、按鈕和時(shí)間控件，分別在列表框控件中設(shè)置需要處理的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，在文本框控件中分別設(shè)置“*.fme”格式轉(zhuǎn)換程序路徑和數(shù)據(jù)輸出路徑，在按鈕控件中利用Shell函數(shù)實(shí)現(xiàn)在Windows系統(tǒng)中調(diào)用外部DoS程序，自動(dòng)運(yùn)行FME數(shù)據(jù)處理程序[9]，實(shí)現(xiàn)等級(jí)公路數(shù)據(jù)的批量自動(dòng)檢查，并用時(shí)間控件實(shí)時(shí)監(jiān)控FME程序的執(zhí)行狀態(tài)。同時(shí)，程序界面中各參數(shù)設(shè)置統(tǒng)一設(shè)計(jì)為文件或文件夾的拖放模式，使程序的操作更加簡(jiǎn)單、便捷。

3 技術(shù)實(shí)驗(yàn)

以多個(gè)任務(wù)區(qū)的普查成果數(shù)據(jù)庫(kù)為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)源，運(yùn)行公路連通性檢查程序，驗(yàn)證技術(shù)的可行性和程序的可靠性。具體操作如下：

1）啟動(dòng)國(guó)情普查數(shù)據(jù)批處理工具，程序自動(dòng)加載“道路拓?fù)錂z查.fme”文件，將需要檢查的地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)庫(kù)文件拖放到列表框中，將數(shù)據(jù)輸出文件夾拖放到數(shù)據(jù)存放路徑文本框中，點(diǎn)擊運(yùn)行程序執(zhí)行公路連通性的批量檢查，操作界面見(jiàn)圖3。

2）在ArcMap中加載公路連通性檢查結(jié)果和原始“LRDL”要素層，根據(jù)道路的“RN”、“NAME”屬性判斷公路是否存在不合理懸掛點(diǎn)的情況，核查程序檢查結(jié)果是否正確。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

圖3 數(shù)據(jù)批處理工具

1）程序操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行穩(wěn)定高效，實(shí)現(xiàn)了公路連通性的批量自動(dòng)檢查，檢查結(jié)果可靠。

2）由于公路被任務(wù)區(qū)邊界分割為多段要素，從而產(chǎn)生了懸掛點(diǎn)形成孤立要素的情況，需結(jié)合接邊數(shù)據(jù)檢查其是否合理。

3）在空間上相互獨(dú)立的兩條公路存在線(xiàn)路編碼重復(fù)的現(xiàn)象，需根據(jù)交通行業(yè)專(zhuān)題資料檢查其正確性。

4）由于部分等級(jí)道路在數(shù)據(jù)生產(chǎn)時(shí)缺少資料，“RN”屬性值填寫(xiě)為默認(rèn)值，導(dǎo)致在要素提取時(shí)遺漏這部分?jǐn)?shù)據(jù)，因此還需用“GB”代碼單獨(dú)提取這部分等級(jí)道路，并采用人工檢查的方式依據(jù)“GB”和“NAME”屬性值對(duì)公路連通性進(jìn)行補(bǔ)充檢查。

4 結(jié) 語(yǔ)

地理國(guó)情普查是一項(xiàng)重大的國(guó)情國(guó)力調(diào)查，普查成果數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接影響到今后的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、普查成果統(tǒng)計(jì)分析和國(guó)情監(jiān)測(cè)與應(yīng)用等[2]。本文以地理國(guó)情普查公路連通性檢查為例，基于FME編程技術(shù)按照等級(jí)公路要素提取與拆分、屬性復(fù)制與刪除、要素懸掛判斷、檢查結(jié)果輸出等步驟，高效地實(shí)現(xiàn)了兼顧屬性信息的公路連通性檢查，同時(shí)結(jié)合VB編程技術(shù)進(jìn)一步降低檢查軟件的使用要求，使得公路連通性檢查可批量自動(dòng)進(jìn)行，為普查成果數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查方法研究提供了新的思路。

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B

1672-4623（2016）08-0023-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.08.008

張磊，工程師，主要從事地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理及應(yīng)用工作。

2016-03-17。

項(xiàng)目來(lái)源：福建省測(cè)繪地理信息局2015年局科技創(chuàng)新資助項(xiàng)目（2014J12）。