黃革勤 馮志立 劉鈺瑩

（1.新蔡縣自然資源局，河南 新蔡 463500；2.河南理工大學，河南 焦作 454003；3.鄭州智象測繪信息技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450003）

1 引言

城市規(guī)劃是規(guī)范城市建設(shè)、城市土地合理開發(fā)利用、研究城市合理布局、維持城市可持續(xù)發(fā)展的綜合統(tǒng)籌部署，是城市建設(shè)和管理的依據(jù)[1]。當前，在科技日益發(fā)展的環(huán)境下，針對技術(shù)落后、效率低等問題，傳統(tǒng)的城市規(guī)劃管理方式難以滿足當前管理需求。

城市規(guī)劃主要包括總體規(guī)劃、控制性詳細規(guī)劃等。目前，我國城市測繪的基礎(chǔ)成果一般是CAD 格式，這種格式主要以圖面表達為主，要素間沒有拓撲關(guān)系，且屬性信息以拓展屬性表達[2]。而GIS 可實現(xiàn)圖形屬性一體化，能對空間信息進行存儲、建模、查詢、輔助決策和集成管理[3]。實現(xiàn)CAD 格式數(shù)據(jù)與GIS 格式數(shù)據(jù)的準確、高效轉(zhuǎn)換，成為急需解決的問題。因此，本文提出基于FME 空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進行CAD 規(guī)劃數(shù)據(jù)向GIS 格式無損轉(zhuǎn)換。

2 FME 介紹

FME（Feature Manipulate Engine，簡稱FME），是加拿大Safe Software 公司開發(fā)的一款用于空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)加載、轉(zhuǎn)換、集成、導出、共享的產(chǎn)品，它是完整的空間ETL 解決方案。該方案基于OpenGIS組織提出的新數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換理念“語義轉(zhuǎn)換”，通過在轉(zhuǎn)換過程中提供重構(gòu)數(shù)據(jù)的功能，實現(xiàn)了超過300 種空間數(shù)據(jù)格式（包括CAD、GIS、3D、BIM、柵格、點云等）的無損轉(zhuǎn)換，為開展快速、高質(zhì)量、多需求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用提供了高效、可靠的手段[4]。

FME 產(chǎn)品主要功能模塊包括：（1）FME Workbench，該模塊使非常復雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換更加輕松容易，在保證轉(zhuǎn)換質(zhì)量的同時做到可視化定義原數(shù)據(jù)到目標數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系，還可以開展不同格式數(shù)據(jù)源的合并工作 ；（2）FME Universal Translator，該模塊是FME 的旗艦產(chǎn)品，是一個獨立運行且強大的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，用戶可輕松且精確地完成多種不同數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和存儲，以及復雜的數(shù)據(jù)處理過程；（3）FME Universal Viewer，該模塊用于在上述模塊工作前對需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)屬性和圖形進行快速瀏覽[5]。

3 技術(shù)應(yīng)用流程

數(shù)據(jù)整合處理是國土空間規(guī)劃的重要一環(huán)。國土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)整合處理技術(shù)將應(yīng)用于各個市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)國土空間規(guī)劃，進一步推進國土空間規(guī)劃向前發(fā)展。

國土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)整合的技術(shù)流程主要包括：（1）數(shù)據(jù)收集與整理。對現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)進行收集與整理，并將其分為圖片格式數(shù)據(jù)、矢量格式數(shù)據(jù)、文本格式數(shù)據(jù)。（2）提取數(shù)據(jù)有用信息。圖片格式數(shù)據(jù)與文本格式數(shù)據(jù)可直接提取有用信息，但是，矢量數(shù)據(jù)需要對各種格式的數(shù)據(jù)進行處理，其中，需要做針對性處理的就是DWG 格式數(shù)據(jù)。DWG 格式數(shù)據(jù)處理流程如圖1 所示。

圖1 DWG數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換處理流程

3.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換內(nèi)容主要包括圖像與屬性在同一圖層、圖像與屬性不在同一圖層兩個方面。轉(zhuǎn)換方法主要使用FME 轉(zhuǎn)換器。

FME 轉(zhuǎn)換器是一個用來對要素進行重構(gòu)的FME Workbench 對象，包含300 多個不同類型的變換器[6]。常見轉(zhuǎn)換器及功能如表1 所示。

表1 常見FME轉(zhuǎn)換器及功能

3.1.1 CAD 規(guī)劃數(shù)據(jù)整理

在對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前，需要對CAD 格式數(shù)據(jù)進行規(guī)范整理。CAD 規(guī)劃數(shù)據(jù)的類型主要為文字注記、點、線、面填充，文字注記主要用于表達各種用地類型的名稱，點主要表達地塊使用性質(zhì)，線用于表達交通類和控制線，面填充主要表達地類數(shù)據(jù)。因CAD 規(guī)劃數(shù)據(jù)注重圖面表達，規(guī)劃過程中數(shù)據(jù)分層信息混亂，圖層命名不規(guī)范，參考數(shù)據(jù)及規(guī)劃過程中的臨時數(shù)據(jù)仍保留在CAD 文件中等，這些會造成轉(zhuǎn)換過程無法篩選和判斷，且大量的無用數(shù)據(jù)會降低轉(zhuǎn)換效率[7]。因此，根據(jù)規(guī)劃信息的需要，對CAD 數(shù)據(jù)進行整理，規(guī)范圖層命名和塊圖形名稱、組合同類型數(shù)據(jù)圖層、刪除垃圾圖層數(shù)據(jù)。

3.1.2 構(gòu)建CAD 與GIS 對應(yīng)關(guān)系

為保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)完整性和可識別性，F(xiàn)ME 轉(zhuǎn)換前需要建立從CAD 源文件到GIS 目標文件間的對應(yīng)關(guān)系[8]。統(tǒng)一規(guī)范目標成果的圖層劃分、圖層名稱和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，建立CAD 與GIS 的對應(yīng)關(guān)系，如表2 所示。

表2 CAD與GIS對應(yīng)關(guān)系

3.1.3 建立FME 轉(zhuǎn)換模板

CAD 源文件到GIS 目標文件間的對應(yīng)關(guān)系建立完成后，需要建立FME 轉(zhuǎn)換模板。FME 轉(zhuǎn)換模板內(nèi)容主要包括四個方面：

（1）CAD 數(shù)據(jù)讀取。在FME 工作空間中，讀取的數(shù)據(jù)格式選取CAD DWG 格式，參數(shù)設(shè)置包括：①實體以幾何類型導入 ； ②塊打散操作取消，保證配套設(shè)施及其擴展屬性的完整性。在要素類型屬性框中，暴露表1 中的屬性信息，并應(yīng)用到所有要素類型。

（2）GIS 數(shù)據(jù)的輸出。選擇輸出數(shù)據(jù)格式、輸出路徑。在工作空間中添加所需的GIS 要素類，定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

（3）添加轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器用于源數(shù)據(jù)與目標數(shù)據(jù)的映射，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容變換。① GeometryFilter（根據(jù)幾何類型分離要素，如point、line）； ②TestFilter（ 通 過 特 定 條件把要素篩選到多個輸出端口中，如以autocad_layer 為條件，將源數(shù)據(jù)按圖層名稱分類輸出）；③GeometryCoercer（改變要素的幾何類型，如polygon 轉(zhuǎn)為line）；④PointOnAreaOver-layer（利用點面疊置，可將點屬性和面屬性分別輸出到面輸出端口和點輸出端口）；⑤AttributeCreator 和AttributeCopier（把現(xiàn)有屬性寫入指定名稱的新屬性中）；⑥SubstringExtractor（從源屬性中提取子字符串作為新的屬性輸出，如從地塊編碼屬性提取編制單元和管理單元編號）。

（4）數(shù)據(jù)檢查轉(zhuǎn)換器。對轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進行圖形和屬性檢查。

3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理

通過轉(zhuǎn)換模板轉(zhuǎn)換和檢查后的GIS 規(guī)劃數(shù)據(jù)，無法通過程序自動修復的問題，在ArcGIS 中對存在的問題逐一修改，如面面相交、用地地塊圖形面積與指標面積不一致等[9]。

4 應(yīng)用結(jié)果

4.1 FME 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換根據(jù)圖像與屬性是否在同一圖層進行分類轉(zhuǎn)換。當圖像與屬性在同一圖層時，在對規(guī)劃數(shù)據(jù)進行預處理后（如弧線轉(zhuǎn)多線段）采用FME2018 直接轉(zhuǎn)換。而圖像與屬性不在同一圖層的情況可分為屬性屬于CAD 中表格屬性和在其他圖層中的屬性，其他圖層中屬性采用FME2018 轉(zhuǎn)換后，在ArcGIS 中對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換后處理；CAD 中表格屬性可通過兩種方式轉(zhuǎn)換：（1）CAD 內(nèi)容有標準可依（如城鄉(xiāng)規(guī)劃用地分類），根據(jù)標準建立代碼、類型、顏色對照表，用于連接CAD 圖層名，便于后期配圖。（2）利用CAD2018 以上版本，將表格輸出pdf，轉(zhuǎn)txt，導入Excel 表。最后利用FME2018 轉(zhuǎn)換器將建立好的屬性表連接到CAD 圖像中，轉(zhuǎn)成shp 格式。本文以周口市川匯產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)控規(guī)數(shù)據(jù)為例，按照轉(zhuǎn)換流程利用FME 對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換流程部分示意圖如圖2 和圖3 所示，轉(zhuǎn)換前數(shù)據(jù)屬性及轉(zhuǎn)換結(jié)果如圖4、圖5 和圖6 所示。

圖2 數(shù)據(jù)輸入

圖3 數(shù)據(jù)輸出

圖4 轉(zhuǎn)換前部分CAD數(shù)據(jù)顯示

圖5 轉(zhuǎn)換后GIS規(guī)劃圖形

圖6 轉(zhuǎn)換后GIS規(guī)劃圖形屬性

4.2 數(shù)據(jù)處理及圖形整飾檢核

使用FME 對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，需對轉(zhuǎn)換結(jié)果中的點、線、面進行檢查、修改。在點圖層中作為設(shè)施符號點可逐漸建立設(shè)施符號庫 ；作為線或面圖層屬性值的承載體，經(jīng)空間連接后，將屬性賦值給線圖層和面圖層；單獨的地物點配圖后直接顯示。在面圖層中，檢查圖像轉(zhuǎn)換后有無變形，若無變形則選擇重要字段，直接配圖顯示；如果變形較少，在ArcGIS 中加載CAD 圖形，按照正確圖像對面要素進行要素整飾；如果變形要素較多，在CAD 重新處理后再次轉(zhuǎn)換；如果多次處理后仍有變形，則將其標記便于日后查找與改正。在線圖層中，如果在CAD 中因圖形不封閉等原因造成部分面要素轉(zhuǎn)換后成了線要素，則需要通過合并、打斷等操作將線要素封閉轉(zhuǎn)成面要素。最后將整理好的數(shù)據(jù)投影于CGCS2000 坐標系以供使用。

數(shù)據(jù)檢查修改完成后，根據(jù)規(guī)劃土地類型建立屬性表，以固定字段為數(shù)據(jù)進行配圖。采用FontCreator創(chuàng)建字體與設(shè)施符號，利用字體庫在ArcGIS 中建立適用于各規(guī)劃的樣式。最后將原始CAD 圖像與處理并配圖后的最終矢量圖像加載到ArcGIS 中，檢查圖像是否一致、屬性是否正確。

5 結(jié)論

規(guī)劃數(shù)據(jù)是城市建設(shè)和管理的重要依據(jù)，隨著科學技術(shù)的日益發(fā)展，CAD 格式數(shù)據(jù)已經(jīng)難以滿足工作需求，如何將CAD 格式數(shù)據(jù)無損、快速轉(zhuǎn)換成現(xiàn)在規(guī)劃管理常用的格式數(shù)據(jù)至關(guān)重要。本文采用FME 對周口市川匯區(qū)控制規(guī)劃數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，完整保留了規(guī)劃數(shù)據(jù)的圖形和拓展屬性，大大提高了城市規(guī)劃相關(guān)工作的效率。