FME在柵格數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查中的應(yīng)用

翟彥放，邱月

(1.自然資源部重慶測繪院，重慶 401120； 2.重慶市勘測院，重慶 401121)

1 引 言

柵格數(shù)據(jù)是以二維矩陣(格網(wǎng))的形式來表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織方式，每個矩陣單位稱為一個柵格單元，每個像元都包含一個信息值，柵格數(shù)據(jù)模型是地理空間數(shù)據(jù)兩大基本存儲模型之一。目前關(guān)于柵格數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的研究有很多，例如黃建[1]以全數(shù)字攝影測量技術(shù)為基礎(chǔ)，從生產(chǎn)實踐的角度探討了數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查方法；王佩等[2]分析測繪成果質(zhì)量評定標準，探討了數(shù)字高程模型(DEM)產(chǎn)品質(zhì)量檢查與評價方法，提高檢查效率，實現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的有效控制；郭慧文[3]從幾個應(yīng)用選擇相應(yīng)的規(guī)則，對DEM數(shù)據(jù)進行檢查、評判；閔曉鳳等[4]討論了采用數(shù)字攝影測量方法對基于遙感影像生成的DEM進行質(zhì)量檢查的方法；雷蓉等[5]詳細探討了多種實用的DEM質(zhì)量檢查方法，并實現(xiàn)問題的快速定位。

FME來自加拿大Safe Software公司的FME(Feature Manipulate Engine)產(chǎn)品，是一套將不同地理信息系統(tǒng)(GIS)數(shù)據(jù)模型和要素進行整合與同構(gòu)化的產(chǎn)品，可用于讀寫存儲和轉(zhuǎn)換各種空間數(shù)據(jù)。FME提供了數(shù)十種柵格數(shù)據(jù)處理的轉(zhuǎn)換器，在柵格數(shù)據(jù)處理與分析方面的應(yīng)用潛力很大。目前將FME應(yīng)用于柵格數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的還很少。結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗，提出一種基于FME進行柵格數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的方法。

2 檢查內(nèi)容

在全球測圖項目DSM、DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中，技術(shù)規(guī)程中要求的成果檢查內(nèi)容包括接邊檢查、邏輯關(guān)系檢查、空間參考、邏輯一致性、文件命名、格網(wǎng)尺寸等。柵格數(shù)據(jù)的圖幅接邊檢查在地理空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)中是必不可少的一環(huán)。由程序?qū)崿F(xiàn)的自動接邊檢查不但可以避免人工作業(yè)的疏漏，節(jié)約檢查時間，而且對于部分人工作業(yè)難以發(fā)現(xiàn)的異常，也有較好的效果。利用FME可以實現(xiàn)自動批量檢查圖幅接邊質(zhì)量問題。全球測圖項目中，在數(shù)字表面模型(DSM)基礎(chǔ)上編輯，進行降高處理，將林地、植被、房屋、橋梁等地物的高程降低至地面，得到DEM產(chǎn)品。實際生產(chǎn)中要求DEM高程值小于等于DSM高程值，因此需要檢查二者邏輯關(guān)系。利用FME豐富的轉(zhuǎn)換器，可以對柵格數(shù)據(jù)的空間參考、邏輯一致性、文件命名、格網(wǎng)尺寸等多項數(shù)據(jù)質(zhì)量進行批量化檢查。

3 基于FME的檢查實現(xiàn)

3.1 接邊檢查

使用FME實現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)分幅成果批量接邊檢查，F(xiàn)ME接邊檢查流程如圖1所示。首先根據(jù)成果裁切框提取接邊檢查范圍，輸入分幅成果裁切框，進行面疊加(AreaOnAreaOverlayer)，根據(jù)重疊計數(shù)，利用字符串連接器(StringConcatenator)將所有圖幅接邊圖形按兩兩圖幅名稱標記，并進行融合(Dissolver)，每4幅相鄰分幅框可提取出6對接邊范圍。接邊檢查范圍提取結(jié)果如圖2所示。

接邊檢查范圍作為裁切框，分幅柵格成果為被裁切對象，通過Clipper得到接邊檢查柵格數(shù)據(jù)，對其進行柵格減運算(RasterCellValueCalculator)，取運算結(jié)果最大值、最小值(RasterBandMinMaxExtractor)，當最大值、最小值滿足均為0或均為背景值(例如全球測圖項目中的-9999)時表明同一格網(wǎng)點高程值一致，即接邊正確，否則表示存在不接邊問題，對應(yīng)問題柵格數(shù)據(jù)將被輸出。對于平面換帶圖幅接邊檢查，可以設(shè)定接邊限差(一般為內(nèi)插點高程精度的2倍)，當最大值或最小值的絕對值大于接邊限差表明存在接邊問題。

圖2 接邊檢查范圍提取

3.2 邏輯關(guān)系檢查

邏輯關(guān)系的檢查主要針對DEM比DSM高的情況，在實際生產(chǎn)中，在DSM基礎(chǔ)上進行降低高程處理，編輯得到的DEM，質(zhì)量檢查時要求之一為其高程值應(yīng)小于等于DSM高程值。在FME中，分別輸入分幅DSM和DEM成果，根據(jù)圖幅文件名通過FeatureMerger匹配到同名文件，使用柵格運算器對二者進行減運算，DSM高程值減去同一位置像元的DEM高程值，得到差值結(jié)果，提取像元值最小值，判斷如果最小值小于0則表明該圖幅內(nèi)存在高程邏輯異常，同時將負值部分轉(zhuǎn)為矢量點圖層并輸出，便于快速定位錯誤位置?；贔ME實現(xiàn)分幅成果批量檢查DSM與DEM邏輯關(guān)系流程如圖3所示。

圖3 DSM和DEM邏輯關(guān)系檢查

3.3 其他質(zhì)量檢查

在FME中還可以對分幅柵格數(shù)據(jù)成果的空間參考、邏輯一致性(數(shù)據(jù)格式、文件命名、目錄組織)、格網(wǎng)尺寸、有效范圍等質(zhì)量進行批量檢查。FME的坐標系統(tǒng)提取轉(zhuǎn)換器(CoordinateSystemExtractor)可將數(shù)據(jù)的坐標系統(tǒng)提取出來，用于判斷其是否符合要求；通過AttributeExposer將數(shù)據(jù)的文件名稱(fme_basename)、數(shù)據(jù)存放路徑(fme_dataset)等屬性提取出來，然后使用SubstringExtractor截取字符串得到數(shù)據(jù)格式屬性、目錄組織信息，根據(jù)用StringConcatenator轉(zhuǎn)換器設(shè)定的規(guī)則，判斷是否符合要求；使用RasterPropertyExtractor轉(zhuǎn)換器提取柵格數(shù)據(jù)屬性，其中_spacing_x、_spacing_y即格網(wǎng)尺寸參數(shù)，在Tester中判斷其是否正確；使用RasterBandMinMaxExtractor轉(zhuǎn)換器提取柵格數(shù)據(jù)最大值、最小值，用于判斷數(shù)據(jù)高程值是否超出有效范圍。

3.4 應(yīng)用評價

在FME中進行柵格數(shù)據(jù)批量接邊檢查時，優(yōu)先提取圖幅接邊重疊區(qū)域，對重疊區(qū)域進行柵格運算，數(shù)據(jù)量小，因此檢查效率得到一定提高，例如某區(qū)域 1 113幅 1∶50 000標準分幅DEM成果數(shù)據(jù)，接邊檢查耗時約 25 min。DSM與DEM邏輯關(guān)系批量檢查，彌補了項目下發(fā)生產(chǎn)質(zhì)檢軟件的不足。此外該方法檢查出的錯誤位置可以準確定位，解決了質(zhì)檢軟件無法定位的問題。

4 結(jié) 論

利用FME進行柵格數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查，已在實際項目生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，并取得不錯效果，提高了質(zhì)量檢查效率，為柵格數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查提供了新的途徑。