基于FME技術(shù)的1∶500DWG轉(zhuǎn)GIS數(shù)據(jù)研究

楊蕾

[東圖（福州）地理信息科技有限公司，福建 福州 350000]

0 引言

現(xiàn)階段，我國許多中小城市雖然能夠運用GIS技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化制圖、分析及輔助決策的質(zhì)量與效率，可以利用引進(jìn)資源彌補技術(shù)劣勢，但是GIS應(yīng)用與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)起步較晚，投入偏低，導(dǎo)致GIS技術(shù)始終無法實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。若想進(jìn)一步推動GIS技術(shù)的大范圍運用，需要解決數(shù)據(jù)生產(chǎn)難題。在實際工作中，許多城市大多以比例尺地形圖需求為主，此類數(shù)據(jù)較為復(fù)雜，地域差異明顯，需要借助測量完成DWG數(shù)據(jù)的收集，因此如何做好從DWG至GIS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是目前的技術(shù)攻克重點。本文深入闡述1∶500比例尺DWG至GIS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式，研究兩者間存在的關(guān)系與轉(zhuǎn)換難題，探索一種切實有效的解決GIS數(shù)據(jù)生產(chǎn)的方法。

1 FME中DWG數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS研究

若想完成DWG數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS數(shù)據(jù)，需要對二者的結(jié)構(gòu)特點予以了解，某公司所采集的數(shù)據(jù)在存在時間、差異性和獲取方式上，存在顯著的差異。通過分析和研究后發(fā)現(xiàn)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，需要建立完整的DWG數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)由兩部分構(gòu)成，分別是要素分層編碼和數(shù)據(jù)模型。其中，模型的建立，需要將GIS數(shù)據(jù)模型特點作為依據(jù)，確保二者在轉(zhuǎn)換過程中一一對應(yīng)[1]。

1.1 空間數(shù)據(jù)交換模式

對數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)利用和共享需要達(dá)成的前提條件是數(shù)據(jù)交換?，F(xiàn)階段，能夠達(dá)成數(shù)據(jù)交換目標(biāo)的模式如下：①外部數(shù)據(jù)交換；②直接數(shù)據(jù)訪問；③數(shù)據(jù)互操作；④空間數(shù)據(jù)共享。就實際情況來看，在國內(nèi)工程中應(yīng)用較好的數(shù)據(jù)交換模式為第一種，究其原因，主要是這種模式可操作性強(qiáng)，與當(dāng)前技術(shù)和資金條件基本相吻合。以某單位為例，該單位基于實際需求，應(yīng)用FME對地形圖進(jìn)行入庫，不僅有利于數(shù)據(jù)交換目標(biāo)的達(dá)成，還能在預(yù)處理數(shù)據(jù)時防止信息丟失和冗余問題的發(fā)生。

1.2 軟件數(shù)據(jù)特點

目前，常用的空間數(shù)據(jù)處理軟件為AutoCAD（一款繪圖工具軟件）和Arc/Info（地理信息系統(tǒng)中用于地理數(shù)據(jù)管理的專用軟件系統(tǒng)），兩者的類型和功能存在差別，前者屬于CAD軟件系統(tǒng)，后者為GIS軟件系統(tǒng)，兩者在數(shù)據(jù)格式和結(jié)構(gòu)上的特點不同。

1.2.1 AutoCAD的數(shù)據(jù)特點

AutoCAD作為一款以矢量形式為主的CAD軟件，圖形功能極為豐富，能夠繪制不同種類的圖形元素，還能在二進(jìn)制格式的文件中，對地理數(shù)據(jù)加以存儲，其原理如下：AutoCAD會在數(shù)據(jù)模型內(nèi)存儲描述性數(shù)據(jù)，例如元素顏色和層名，依托于點、線、面對地理數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，但此方法也存在諸多缺陷，其中屬性信息缺乏且在同一圖形文件中存儲是最大的缺陷。

1.2.2 Arc/Info的數(shù)據(jù)特點

Arc/Info屬于GIS軟件的一種，具有非常強(qiáng)的功能性，其數(shù)據(jù)的組成分為以下幾類：①圖形數(shù)據(jù)；②圖形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；③圖形屬性數(shù)據(jù)。值得注意的是，此3種數(shù)據(jù)所存放的數(shù)文件并不相同，而是分別放置在不同的文件夾內(nèi)，比如ARX、TIC、ARC（文件夾名稱）等，這些文件所處的子目錄相同，但數(shù)據(jù)內(nèi)的文件元素存在聯(lián)系，并非獨立存在。

1.2.3 FME軟件的特點

FME可直接瀏覽CAD、GIS數(shù)據(jù)圖形，查看其圖形對應(yīng)的屬性和坐標(biāo)等信息，并且通過可視化建模支持包括GIS、CAD等多種格式非空間數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的處理和轉(zhuǎn)換，其在數(shù)據(jù)處理方面有著強(qiáng)大的能力，能同時處理上萬個文件，大大提升了工作效率。需注意的是，模塊之間轉(zhuǎn)換器用得越多，出錯概率越大，有時候FME報錯不明確，就要花很多時間查找問題根源。

FME基于CAD和GIS數(shù)據(jù)的特點，提取相關(guān)屬性，構(gòu)建轉(zhuǎn)換模型，并編制軟件，最終實現(xiàn)大批量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，有利于節(jié)省成本和提高轉(zhuǎn)換效率。

2 1∶500DWG轉(zhuǎn)GIS數(shù)據(jù)案例

2.1 作業(yè)流程

（1） 為了提高最終所需數(shù)據(jù)的成果質(zhì)量，先要對DWG數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對于一些數(shù)據(jù)的不連續(xù)、不完善及空間邏輯關(guān)系錯誤等進(jìn)行處理，然后合理規(guī)劃組織數(shù)據(jù)，劃分圖層。劃分圖層時每個圖層存放在一專題要素，比如道路設(shè)施、水系設(shè)施、居民地、管線垣柵、高程點、等高線、控制點、植被特征、地貌土質(zhì)、獨立地物、注記等，要分層放好。圖層按照規(guī)范或者甲方要求規(guī)范命名，以保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。

（2）要根據(jù)基礎(chǔ)地理信息庫建設(shè)要求，將其整合成統(tǒng)一坐標(biāo)系、統(tǒng)一分類代碼、統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型和統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，結(jié)合已有資料對現(xiàn)勢性一般的數(shù)據(jù)進(jìn)行核心要素更新處理，以提高數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性。DWG數(shù)據(jù)分析處理好之后，要根據(jù)DWG數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)的特點，綜合考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、坐標(biāo)等建立合適的關(guān)聯(lián)，以便后期數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

（3）要建立GIS數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫要有數(shù)據(jù)組織形式，先建立個人數(shù)據(jù)庫；然后建立要素數(shù)據(jù)集，坐標(biāo)系要與DWG數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一；再建立要素類，DWG數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)組織形式均是通過點、線、面要素組成，所以這里可以設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)聯(lián)系。

（4）建立映射文件，借助FME軟件來實現(xiàn)。通過FME軟件先建立一個工程，然后添加數(shù)據(jù)庫，把要轉(zhuǎn)換的DWG數(shù)據(jù)的每個圖層添加FME屬性項，制定映射文件，利用FME軟件中的多種轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理及轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)到GIS的準(zhǔn)確入庫[2]。

2.2 數(shù)據(jù)模型分析

想要實現(xiàn)DWG數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS數(shù)據(jù)的目標(biāo)，掌握二者結(jié)構(gòu)特點至關(guān)重要。某地市有關(guān)部門所收集的DWG數(shù)據(jù)，主要來源于市內(nèi)的各類測繪單位，這些DWG數(shù)據(jù)的組成，分別為歷史數(shù)據(jù)、新測數(shù)據(jù)，其在時間、形式和來源上均不相同。在整理和分析這些DWG數(shù)據(jù)的過程中發(fā)現(xiàn)，這些DWG數(shù)據(jù)存在諸多方面的問題，具體表現(xiàn)為版本差異、類別差異、表達(dá)差異、編碼差異、構(gòu)圖規(guī)則差異等，導(dǎo)致無法實現(xiàn)批量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。出現(xiàn)問題的根本原因是原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不具備批量轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。因此，在批量轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)之前，應(yīng)做好以下工作：一是數(shù)據(jù)模型和格式需重新整合，數(shù)據(jù)組織方式、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)與建庫要求應(yīng)整合成統(tǒng)一的模型與格式；二是數(shù)據(jù)的要素分類代碼與數(shù)據(jù)庫要求標(biāo)準(zhǔn)需整合統(tǒng)一轉(zhuǎn)換國標(biāo)碼；三是原始數(shù)據(jù)模型要求與數(shù)據(jù)庫要求存在差別，需整合修改，保證地物之間的連貫性和拓?fù)涞恼_性。

目前，DWG數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要由兩部分組成，分別為模型和要素分層編碼。在建立數(shù)據(jù)模型時，需要遵循GIS數(shù)據(jù)模型的特點，確保模型一一對應(yīng)，結(jié)構(gòu)統(tǒng)一。與此同時，還要確保要素分層編碼始終與GIS數(shù)據(jù)要素編碼相同。在DWG模型中，文本注記是重要的組成部分，需要將這部分轉(zhuǎn)變?yōu)镚IS點要素，同時在要素屬性表中，將文本屬性寫入其中；此外，還要將DMG模型中的塊要素進(jìn)行轉(zhuǎn)變，使其成為GIS點要素，同時，在點要素屬性表中，將其他屬性寫入其中。DWG中的閉合多線，在轉(zhuǎn)換后成為GIS模型中的面要素，并對相應(yīng)的屬性進(jìn)行存儲。通過上述轉(zhuǎn)換，確保DWG要素類型和GIS要素類型相一致，為后續(xù)工作的開展奠定堅實的基礎(chǔ)[3]。

2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理及轉(zhuǎn)換前預(yù)檢

原始數(shù)據(jù)的表達(dá)方式是形成成圖，因此存在數(shù)據(jù)不連續(xù)、不完善，空間邏輯關(guān)系不一致、具有多重屬性的公共邊不完全重合等問題，所以必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、預(yù)處理。

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)包括點要素、線要素、面要素、復(fù)合要素四大類。點要素有定位點、有向點和標(biāo)注點；線要素有線、中心線和有向線；面要素有輪廓線構(gòu)成面和范圍線構(gòu)成面?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)處理包括各要素間存在的連接、重疊、包含等關(guān)系，如亭子點狀要素與房屋面狀要素的包含關(guān)系。處理后的有向點和有向線保留原數(shù)據(jù)的方向信息，并確保角度信息和方向信息的正確性。

（1）坐標(biāo)系檢查是否為要求的CGCS2000國家大地坐標(biāo)，高程基準(zhǔn)是否準(zhǔn)確，不準(zhǔn)的需要重新投影坐標(biāo)。

（2）原始數(shù)據(jù)的部分屬性僅標(biāo)注在圖面上，并沒有存儲在數(shù)據(jù)的屬性中，因此后續(xù)在FME中必須將相關(guān)的表面注記采集到數(shù)據(jù)的屬性中。

（3）依據(jù)國標(biāo)檢查高程點線的合理性，道路、水系連通性及名稱準(zhǔn)確性，分類情況、地物編碼、屬性及注記的完整性等，為后續(xù)建庫構(gòu)面及提取中心線做好鋪墊。

（4）因其他要素相交而斷開的線性要素，要重新連接上。面狀要素也需進(jìn)行封閉，如地貌、土質(zhì)、植被等。

（5）各地物要素的表示應(yīng)反映地物分布情況，要素間表示合理。有向點應(yīng)保留有向點位的方向信息，有向線應(yīng)保留方向信息，線狀要素應(yīng)保持其連續(xù)性，各要素間的拓?fù)潢P(guān)系應(yīng)正確，所有要素應(yīng)采集屬性字段，所有圖幅的所有數(shù)據(jù)層含屬性都應(yīng)接邊處理。

2.4 FME軟件進(jìn)行DWG數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)GIS數(shù)據(jù)

（1） 可在FME DATA INSPECTOR中查看DWG數(shù)據(jù)的對應(yīng)屬性及擴(kuò)展屬性。依據(jù)屬性和相對應(yīng)的擴(kuò)展屬性后續(xù)FME轉(zhuǎn)換器用GeometryFilter提取需要的內(nèi)容，如autocad_rotation：角度信息，extended_data_list{1}：CASS碼，application_name：south：south轉(zhuǎn)換后的字段名，以及各種dwg的相關(guān)屬性。

（2）用FME WORKBENCH創(chuàng)建新的工作空間，選擇所有要轉(zhuǎn)換的圖層，使用軟件龐大的轉(zhuǎn)換器庫中Center Line Replacer提取中心線、Snapper捕捉頂點、Geometry Coercer要素轉(zhuǎn)換、Chopper要素打散、Centerline Replacer提取中心線等轉(zhuǎn)換器進(jìn)行不同組合，同時對多個圖層多個要素進(jìn)行多元化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。直接進(jìn)行了從DWG的點、線、塊到GIS的點、線、面的轉(zhuǎn)換，一并采用容差和延長/剪短線處理DWG中因作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不同而導(dǎo)致的無法拓?fù)浼巴負(fù)淙莶顔栴}，把DWG相關(guān)點線面的數(shù)值賦值根據(jù)空間位置、屬性等加入GIS的點、線、面中，代替人工的手動提取要素、手動添加構(gòu)面輔助線、手動錄入屬性，省去DWG逐個圖層轉(zhuǎn)GIS并編輯的煩瑣環(huán)節(jié)。

（3）拓?fù)錂z查，需檢查幾何圖形的正確性，包括無懸掛、無回頭線、無偽節(jié)點、無極小面、無自相交等。其中點重疊采用Counter計算-Pointon Point Overlayer點疊加分析-tester測試參數(shù)-FeatureMerger合并要素。

（4）源文件和目標(biāo)文件對應(yīng)，中間建立各種轉(zhuǎn)換器的并聯(lián)和串聯(lián)，進(jìn)行數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整理，最后一直調(diào)試，直到輸出的數(shù)據(jù)符合要求。

3 結(jié)語

通過對FME中DWG格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS格式的方法開展分析討論，進(jìn)一步闡述空間數(shù)據(jù)交換模式以及軟件數(shù)據(jù)的特點，并以1∶500DWG轉(zhuǎn)GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換案例驗證相關(guān)方法的可行性，提出作業(yè)流程、數(shù)據(jù)分析路徑、數(shù)據(jù)預(yù)處理及轉(zhuǎn)換前預(yù)檢，以此充分發(fā)揮FME軟件的高效率、低成本優(yōu)勢，切實滿足現(xiàn)階段數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門的基本需求。要注意雖然FME軟件的可行性極強(qiáng)，單也存在一定不足之處，仍有待進(jìn)一步優(yōu)化與完善，比如少量中空面要素?zé)o法完成直接轉(zhuǎn)換等，需要后期人工干預(yù)才可完成，為此需要研發(fā)人員不斷調(diào)整前期數(shù)據(jù)預(yù)處理工作量，實現(xiàn)批量處理，確保中空面要素能夠完成直接轉(zhuǎn)換。