18.煤炭行业利用FME处理地理信息数据

的案例分析


平顶山煤炭矿业集团

  北京世纪安图数码科技发展有限责任公司 牛永魁


关键字
地理信息系统(GIS)、FME、数据转换

摘 要
本文阐述了FME产品的特点,同时结合平顶山煤炭矿业集团1994年航飞成图的DGN格式数据转换 到DWG格式的实际案例,来说明FME软件强大的功能,能够使各类没有标准的老的数据重新发挥作用。

前 言
  多年以来,地理信息系统(GIS)之间的互操作性一直是行业的“圣杯”。即使在今天,仍有许多 用户会在不同GIS系统间移植空间数据时遇到较大的困难,造成这种困难的主要原因在于空间数据格 式及模型的多样性,在进行多种数据格式的相互转换时往往需要做大量的软件开发和很多重复的数据 处理工作,即使这样,也常常容易造成信息的丢失。目前市场上有很多种数据转换软件,另外,部分 GIS软件平台也包含了一些对多种数据格式进行读取和操作的功能,但是这些软件往往只能完成两种 或稍多几种数据之间的转换,且在数据转换的过程中因为数据模型的不同而丢失了一些重要的如拓扑、 部分属性信息。这种情况使得GIS系统最核心的价值――数据无法得到有效利用,或者为了达到目的 而需要付出很高的成本。因此解决这个问题对于保证数据生产投入来说是非常重要的。


FME产品介绍

1.产品的背景
  加拿大Safe Software公司是世界领先的空间数据转换供应商,成立于1993年,长期致力于通过 提供无缝的数据转换解决方案来提高用户对各类空间数据的访问能力。推出了空间数据转换系统FME (Feature Manipulate Engineering)。该系统基于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新构造数据的功能,实现了超过100种不同空间数据格式(模型)之间 的转换。此外,利用该系统还可以改善用户已有数据的质量,实现同一单位内部或不同单位之间的不 同数据集中式管理及共享。该系统已经销售到全球25个国家的电力、电信、交通、公用设施、石油天 然气、规划、测绘、国土、政府机构等行业,以及大批的GIS/GPS/RS软件开发商,目前全球用户数已 达150,000个。由于FME Suite在数据转换领域的通用性,它正在逐渐成为业界在各种应用程序之间
共享地理空间数据的事实标准。

2.产品主要特点

  1) 完善的数据模型。支持上百种通用空间数据格式之间的转换,包括CAD、各种GIS格式、文本 格式的矢量空间数据,以及影像数据的转换,尤其是能保证原有的图形-属性挂接在新的数据格式下 仍能够完整保存;要素分类可以根据要求进行重新定义。利用此功能可以完成多种数据格式的空间数 据建库工作。

  2) 在转换过程中,能浏览任何格式的空间数据(包括图形和属性的交互式浏览查询),可以进行 投影变换、拓扑处理、数据质量检查等工作,保证数据处理的完整性,提高数据的质量。利用此功能 可以对建库数据进行质量控制。

  3) 容易使用。数据转换过程既可以通过该系统提供的脚本语言来编写,也可以通过其提供的可视 化工具进行设计,能够可视化定义从原始数据到目标数据的图形与属性的对应关系;一旦完成了转换 过程的定义,整个转换过程就可以作为一个工程保存下来,用于大量同类数据的转换操作。

  4) 可自扩展转换的数据格式。让用户添加自己定义的数据格式,能够与其它数据格式进行转换;

  5) 多模型数据服务。可以方便的把用户已有的数据按照不同需求和格式向社会各界提供,同时能 够保证安全和数据不泄密;

  6) 可实现数据集成管理(图属集成,多数据叠加,坐标系统转换,叠加分析,相交运算,构造闭 合多边形,属性合并等能够在转换的过程中实现GIS功能);

  7) 提供了组件式API,支持多种开发语言JAVA,C++,C,COM(VB),.NET(C#,VB.NET)和Delphi,将 FME功能嵌入到自己得应用系统中。

  8) 支持XML和SVG的数据格式。

  9) 产品不断动态更新。可根据各类CAD及GIS平台提供的新版本数据格式而提供更新的数据转换 功能。

  10) 提供了基于OGC提出的Web Feature Server概念开发的数据在线式分发系统SptialDirector,可以用来进行在线式的基础空间数据网上分发服务。

  11) 反应迅速的网络化技术支持。提供了论坛组用户可以提出问题,SAFE公司会在很短(一般是 一个工作日)的时间内给予回复。

3.FME功能模块介绍

  1) FME Workbench
  当用户定制自己的数据转换时,依赖于FME Workbench模块,点击一下菜单point-and-click界面轻易完成非常复杂的数据转换任务,数据转换质量非常理想;能够可视化的定义从原数据到目标数 据的对应关系(属性和图形);同时还可以使用该模块进行不同格式数据源的合并工作。

  2) FME Universal Translator
  该模块是FME的旗舰产品,是一个独立运行的强大的数据转换软件,采用drag-and-drop界面, 用户可以轻松地精确地转换、存储100多种不同格式的数据,用户也可以完成比较复杂的数据处理过 程,比如给数据加属性值等。

  3) FME Universal Viewer
  该模块有助于快速预览不同格式的数据。用户可以在使用Workbench or Universal Translator.模块做数据转换之前预览转换数据(属性和图形)。

  4) FME Plug-in(SDK)
  该模块为开发组件,使用该软件开发工具包,开发人员能访问FME强大的语义核心,加入自己定 制的数据格式,或者轻松进入FME转换内核去处理(只不过要格外追加费用)。一旦定制的数据格式加 入FME内核就能够被所有的FME用户使用。

  5) FME Object API
  这个应用模块在把定制的数据置入FME时使用,用于增加数据的读、写、处理能力。开发语言支 持Java, C++, C, COM (VB, C#), Delphi 和ArcView Avenue。

  7) FME Application Extenders
  嵌入并扩展第三方软件

  8) FME SpatialDirect
  基于Web方式的数据分发。通过Web方式选择数据源中任意范围、图层、以及作任意投影方式进 行数据直接下载,下载数据可以选择任意格式。这种方式更适合于不用用户根据自己的需求从一个空 间数据库中获取其所需要的各种格式、特定数据层、特定范围、以及特定坐标投影的特殊要求。

平煤集团数据转换案例

1.数据的分析
  平顶山煤炭矿业集团于1993年对矿区进行了航飞,委托一家单位对航片数据进行了矢量化处理, 当时制作数据采用的Microstation 5,成图的格式为DGN格式,共计1:500地形图400多张。由于时 间久远,数据标准没有保留下来,因此对于分析数据来说是个困难的问题。好在FME workbench可以通过图形的方式来组织数据要素,对于分析数据是一个非常好的工具。利用Workbench的向导功能, 可以从源数据到目标数据一步一步设定,然后利用workbench的工具可以对数据转换过程进行设定如 要素的组合、重新构造数据模型,也可以添加属性数据;同时利用FME VIEWER可以在转换之前、之后浏览数据,包括图形和属性,甚至在转换的过程中也可以浏览数据,同时可以浏览不同的数据集,还 可以利用不同的属性来区分显示不同的要素类型。


Workbench的工作界面


   Viewer里面浏览图形和属性数据

通过对数据的分析发现有以下特点发现数据中有以下特点:

  1) DGN数据中存在很多地形符号和专业符号,都以单元的形式存在;

  2) DGN数据中存在很多曲线椭圆圆弧数据类型;

  3) DGN数据中存在些系统线型来表达地形中的简单线型;

  4) DGN数据中存在大量散线来表达复杂地物,如陡崖,境界线。

2.制定转换方案
  1) 自动生成AutoCAD的块:对于DGN数据中的单元符号,通过FME中允许重新构造数据的特点, 在转换过程中自动完成打散单元(cell),再在DWG下把散的要素组合成块(block),块名同单元名, 转换的效果如下图所示:

  2) 利用FME的类型对应关系,可以自动对应两种格式内部所有的数据类型,包括点、线、面、文 本注记等;



  3) 自动提取要素的骨架线:对于大量的散线代表的复杂地物,利用FME把它们连接成骨架线,并 保留原来的图形,转换的效果如下图所示:


3.编写转换对应关系
  在FME workbench中,利用图形化界面编写转换流程。下图是编写DGN中符号(CELL)转到DWG 中块(BLOCK)的转换流程定制过程:


其它功能的实现也是类似上面的图形化的编写方式。

4.编写批量转换DGN数据到DWG
通过Workbench自带的批处理能够,可以把数据按照定义好的转换模版批量进行转换。

结 论
利用FME软件把平顶山煤炭矿业集团的老数据成功的进行了转换利用。利用FME强大的要素分析 功能,在缺乏数据标准的情况下,快速分析数据的图形和属性的构成和特点;在数据转换的过程中, 不仅没有数据的丢失,同时还利用FME强大的功能,自动完成块生成、线装要素骨架线的提取等复杂 处理,而这些工作以往做数据转换时,需要大量人工处理。总体上讲,利用FME来进行测绘数据和地 理信息数据的转换是一个非常好的选择。