基于FME的ARCGIS與AUTOCAD空間數(shù)據(jù)交換

杜 輝

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

1 FME語義轉(zhuǎn)換

1.1 語義轉(zhuǎn)換

語義轉(zhuǎn)換是由OpenGIS協(xié)會1996年提出的術(shù)語，允許用戶在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中重新定義、構(gòu)造數(shù)據(jù)，即用戶不但可以進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，還可以根據(jù)其特殊的需求提取數(shù)據(jù)集合內(nèi)感興趣的元素，重新拆分、組合，生成新的數(shù)據(jù)元素(或者作為數(shù)據(jù)元素的屬性字段出現(xiàn))，亦可稱之為數(shù)據(jù)重構(gòu)。語義轉(zhuǎn)換具有如下特點(diǎn):

①定義了數(shù)據(jù)集間的相互映射關(guān)系。

②使用要素操作語言，為空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換提供有力工具(函數(shù))。

語義轉(zhuǎn)換為實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)復(fù)雜轉(zhuǎn)換的專業(yè)化、快速化提供了可能。

1.2 使用FME實(shí)現(xiàn)語義轉(zhuǎn)換

FME(Feature Manipulation Engine空間數(shù)據(jù)操作引擎)是加拿大Safe Software公司推出的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)之間及與其他數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換，該系統(tǒng)基于OpenGIS組織主張的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換理念“語義轉(zhuǎn)換”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中的數(shù)據(jù)重構(gòu)。系統(tǒng)提供超過100種不同空間數(shù)據(jù)格式的相互轉(zhuǎn)換，解決以往轉(zhuǎn)換軟件中存在的問題;它不再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題簡單看作是從一種格式到另一種格式的變換，而是力求將不同要素同構(gòu)化并向用戶提供組件，以滿足不同用戶的個性化需求。以某空間地理信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換項(xiàng)目為例進(jìn)行語義轉(zhuǎn)換的定義(如圖1所示)。

圖1 某空間地理信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換FME語義轉(zhuǎn)換模型

首先針對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行語義分析，得到如表1所示的原始數(shù)據(jù)圖層說明:原始數(shù)據(jù)用9個文件夾分別存儲不同類地物要素;其次根據(jù)工程需要定制圖層映射，如表2所示。

表1 原始數(shù)據(jù)圖層要素說明(語義分析)

表2 重要屬性字段映射關(guān)系

通過表1對原始數(shù)據(jù)的語義分析，可以進(jìn)一步在ARCGIS軟件中瀏覽各個圖層，搜集敏感屬性字段，用于制定映射關(guān)系。

表2定制了重要屬性字段間的映射關(guān)系，可見，語義轉(zhuǎn)換對很多原始圖層進(jìn)行了必要的拆分，生成了新的圖層。

2 語義轉(zhuǎn)換的FME Spatial ETL Tool模塊化

定制了FME語義轉(zhuǎn)換的屬性對應(yīng)關(guān)系后，就可以進(jìn)行FME Spatial ETL Tool的模塊化過程，該過程就是整個語義轉(zhuǎn)換的模型定制實(shí)質(zhì)性過程。對以上兩表的深入剖析之后，在模型建立過程中仍難免出現(xiàn)要素遺漏的現(xiàn)象，因此模型定制過程實(shí)際上也是模型完善的過程。

語義轉(zhuǎn)換模塊使用了FME系統(tǒng)默認(rèn)的語義映射關(guān)系，通過設(shè)置“一對多”映射關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)同一類數(shù)據(jù)每一屬性字段生成一個獨(dú)立的CAD層，另外還使用了FME函數(shù)模塊，該功能是提取源數(shù)據(jù)中的敏感屬性字段并且與其他屬性字段一起重構(gòu)成為全新的字段或者圖層。

以某空間地理信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換項(xiàng)目為例，等高線和高程點(diǎn)及高程注記的轉(zhuǎn)換過程如圖2所示。

圖2 等高線及高程點(diǎn)語義轉(zhuǎn)換模塊

以上過程除使用了FME默認(rèn)語義轉(zhuǎn)換ARCGIS Coverage(*．a(chǎn)df)to AUTOCAD，還加入了兩個用戶定制函數(shù)“TextAdder”、“3DForcer”，前者提取高程字段生成等高線注記，后者提取高程信息加入目標(biāo)圖層作為高程屬性字段存在，保證了源數(shù)據(jù)的重要空間信息轉(zhuǎn)換至目標(biāo)數(shù)據(jù)。

以上就實(shí)現(xiàn)了語義轉(zhuǎn)換的FME Spatial ETL Tool模塊化。

3 數(shù)據(jù)試運(yùn)行及批處理

定制輸入輸出后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的試運(yùn)行。數(shù)據(jù)試運(yùn)行是對轉(zhuǎn)換模型的測試，同時在試運(yùn)行中還可以完善圖2中的模型。另外，對某關(guān)鍵圖層的語義轉(zhuǎn)換應(yīng)該單獨(dú)進(jìn)行測試，測試成功后再在整個模型中作相應(yīng)修改，數(shù)據(jù)試運(yùn)行時避免頻繁運(yùn)行整個轉(zhuǎn)換模型，以縮短整個測試周期。源數(shù)據(jù)及測試成果數(shù)據(jù)如3圖所示。

圖3 某空間地理信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前后數(shù)據(jù)對照

如果待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)量巨大，數(shù)據(jù)測試通過后可以進(jìn)行批處理操作(某空間地理信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換項(xiàng)目共進(jìn)行了378幅圖的轉(zhuǎn)換，采用FME Spatial ETL Tool模塊進(jìn)行批處理約每分鐘完成一幅)。批處理需簡單編輯數(shù)據(jù)路徑，生成數(shù)據(jù)列表(*．xls)，再導(dǎo)入批處理界面即可，如圖4所示。

圖4 某空間地理信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換批處理界面

4 結(jié)論

研究主要在ARCGIS嵌入的FME平臺上進(jìn)行，首先針對待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)與目標(biāo)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行FME語義轉(zhuǎn)換定義，即定義數(shù)據(jù)集合之間的映射關(guān)系，再在FME Spatial ETL Tool工具中實(shí)現(xiàn)FME語義轉(zhuǎn)換的模塊化。試運(yùn)行成功后，定制了批處理程序，最終實(shí)現(xiàn)了ARCGISCoverage數(shù)據(jù)向AUTOCAD數(shù)據(jù)的快速無損轉(zhuǎn)換，該方法也試用于其他種類型空間數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。

［1］ 曾巧玲，等．利用FME實(shí)現(xiàn)GIS與CAD的語義轉(zhuǎn)換［J］．計算機(jī)工程與應(yīng)用，2005(13)

［2］ 仇月霞，等．一種基于FME的GIS數(shù)據(jù)無損轉(zhuǎn)換技術(shù)［J］．地理空間信息，2010(1)

［3］ 蘇建云，等．基于FME的GIS數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換研究［J］．北京測繪，2009(1)