利用FME提取道路中心線方法研究

董竹，李新雙，陳小虎

(成都市勘察測(cè)繪研究院，四川 成都 610081)

1 引 言

制圖工作中，將大比例尺地形圖縮編為小比例尺地形圖時(shí)，需要把依比例尺的道路綜合為半依比例尺的單線要素；隨著電子地圖以及GIS系統(tǒng)在各行業(yè)中的深入應(yīng)用，GIS數(shù)據(jù)僅有道路邊線已不能滿足需求，基于數(shù)據(jù)連通性和系統(tǒng)分析的需要，更多的屬性信息要求掛接在中心線上，目前采集中心線的方法主要依賴于人工，本文介紹一種利用FME軟件提取道路中心線的技術(shù)方法。

2 常用制圖軟件生產(chǎn)中心線方法

CASS與ArcGIS是常用的測(cè)圖軟件，目前CASS下生產(chǎn)道路中心線，一般是采用“地物編輯”工具欄下“求中心線”工具，該方法需要手工輸入中心線編碼然后點(diǎn)選道路兩側(cè)邊線才能生成中心線，對(duì)于路網(wǎng)密集區(qū)域，工作量大且容易遺漏。

ArcGIS下生產(chǎn)中心線，在制圖綜合工具箱下也有“提取中心線”的輔助工具，利用道路邊線提取中心線，該方法對(duì)道路邊線質(zhì)量要求高，道路邊線間斷，路網(wǎng)復(fù)雜提取效果就不好。若能將道路邊線補(bǔ)充完整，無論是FME下還是ArcGIS下都能生成中心線，所以技術(shù)路線設(shè)計(jì)上，主要是利用FME解決道路完整性的問題。將不連續(xù)的道路邊線利用Snapper、LineJoiner函數(shù)自動(dòng)捕捉和連接，并獲取到道路各端口坐標(biāo)，然后尋找各端口最近點(diǎn)的坐標(biāo)，利用VertexCreator函數(shù)補(bǔ)充連接，將中斷部分補(bǔ)充完整，最后利用完整的道路邊線將道路構(gòu)面，利用構(gòu)面后的成果再在ArcGIS下生成中心線，ArcGIS平臺(tái)提取中心線效果如圖1所示。

圖1 ArcGIS平臺(tái)提取中心線效果

3 FME軟件生產(chǎn)中心線方法

3.1 資料準(zhǔn)備

約180 km2CASS格式成都坐標(biāo)系下的 1∶2 000比例尺全要素地形圖，道路放置于“DLSS”層，要素帶有CASS編碼。

3.2 數(shù)據(jù)分析

項(xiàng)目中收集到資料為大比例尺地形圖，要素非常全，主要用于構(gòu)面的道路要素有主干道、次干道、國省縣鄉(xiāng)道面邊緣線、機(jī)耕路、鄉(xiāng)村路、內(nèi)部道路、橋等要素。利用FME軟件的TestFilter函數(shù)，將需要參與運(yùn)算的要素單獨(dú)提取出來。另外因?yàn)?000地形圖要素多，數(shù)據(jù)量較大，在數(shù)據(jù)讀入的過程中必須要考慮到數(shù)據(jù)的容載問題，避免因讀入數(shù)據(jù)過多而內(nèi)存不足。

3.3 技術(shù)路線

技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 技術(shù)路線

3.4 提取中心線方法的實(shí)現(xiàn)

FME通過定制綜合轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)從一種格式到另一種格式的轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換過程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的重構(gòu)。利用非連續(xù)的道路邊線構(gòu)面主要轉(zhuǎn)換流程如下：

(1)選擇源文件

因?yàn)楹瘮?shù)需要通過CASS編碼來過濾掉不需要的要素，所以讀入數(shù)據(jù)時(shí)不能選普通的DWG格式，而應(yīng)該選擇South CASS DWG格式，同時(shí)為減少數(shù)據(jù)讀入過程中的容載，應(yīng)分層僅讀入“交通”，讀入數(shù)據(jù)設(shè)置如圖3所示。

圖3 讀入數(shù)據(jù)設(shè)置

(2)選擇目標(biāo)文件

因需要在ArcGIS平臺(tái)下對(duì)面成果文件進(jìn)行后處理，所以選擇目標(biāo)文件的格式為SHP格式，并選擇存放路徑同時(shí)定義目標(biāo)文件的屬性結(jié)構(gòu)。

(3)定義轉(zhuǎn)換器

轉(zhuǎn)換器的目的就是為了實(shí)現(xiàn)從源文件到目標(biāo)文件的映射，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的重構(gòu)。本次轉(zhuǎn)換中主要經(jīng)過線過濾、線前期處理、找到線起止端點(diǎn)、找到離起止端點(diǎn)最近的端點(diǎn)，相鄰端點(diǎn)連線，線構(gòu)面，面成果過濾等步驟，如表1所示，主要采用了TestFilter、LineJoiner、CoordinateExtractor、NeighborFinder、VertexCreator、Intersector、AreaBuilder等轉(zhuǎn)換器，將非連續(xù)的道路邊線，通過一系列綜合轉(zhuǎn)換器整理為連續(xù)完整的面，并利用道路長(zhǎng)寬比大的特性將其分離。

模板使用的轉(zhuǎn)換器 表1

(4)生成中心線

如圖4所示，經(jīng)過FME模板化處理后獲取到道路面和其他面，在ArcGIS平臺(tái)下后處理，將道路面利用Polygon to line轉(zhuǎn)換為線，此時(shí)線一定是閉合線，使用打斷線隨意打開一個(gè)缺口，再使用Generalization工具箱下的Collapse Dual Lines To Centerline命令，即生成測(cè)區(qū)完整的中心線。

圖4 FME定義模板

(5)成果分析

利用定制模板，可生成完整道路面，經(jīng)ArcGIS后處理后，獲得了完整的道路中心線數(shù)據(jù)，如圖5所示，為提取邊線不完整的復(fù)雜路網(wǎng)中心線提供了一種新方法。

圖5 輸出的道路面和中心線

4 結(jié) 論

采集道路中心線是地形圖入庫和地圖縮編的剛性需求，研究表明，該方法適用于道路數(shù)據(jù)不經(jīng)規(guī)范化預(yù)處理的情況下，自動(dòng)補(bǔ)充不連貫道路邊線求取中心線，既能減少作業(yè)員分幅采集中心線的接邊工作量，又不需要編輯原始數(shù)據(jù)，在生產(chǎn)實(shí)踐中具有現(xiàn)實(shí)意義。