周 瑞

(爬山虎科技股份有限公司，江蘇 南京 211102)

0 引 言

第三次全國國土調查(以下簡稱“三調”)是一項重大的國情、國力調查。掌握真實的土地利用現(xiàn)狀數據是社會經濟發(fā)展和國土資源管理的需要[1]?！叭{”的主要任務就是，在第二次全國土地調查(以下簡稱“二調”)成果基礎上，按照國家統(tǒng)一標準，在全國范圍內利用遙感、測繪、地理信息、互聯(lián)網等技術，統(tǒng)籌利用現(xiàn)有資料，查清各類土地的所有權和使用權狀況[2]。全面細化和完善全國國土利用基礎數據，滿足生態(tài)文明建設、空間規(guī)劃編制、自然資源管理體制改革和統(tǒng)一確權登記等各項工作的需要[2]。

“三調”工作中明確規(guī)定，取消線狀地物，實地寬度超過2米的線狀地物，按照規(guī)程要求以圖斑形式表示。在“三調”項目工作中，由于河流、鐵路、公路、管道用地、農村道路、林帶和溝渠等線狀地物必須填寫其寬度屬性(線性圖斑寬度填寫線狀地物平均寬度)[3-4]，而且此次調查也要將“二調”中的線狀地物進行圖斑化，因此線狀地物寬度的填寫將是一項耗時的工作。為有效地開展工作，能既快又好的順利完成“三調”工作，本文以某項目中ArcGIS下的DLG數據為例，詳細闡述利用FME軟件實現(xiàn)線狀地物寬度自動提取的技術方法。

1 計算原理和方法

線狀圖斑在實際的采集過程中不是等寬度的采集，甚至線狀地物的寬度在某段也可能變寬或變窄，出現(xiàn)寬度變化的情況，因此國土調查數據庫標準中規(guī)定線狀圖斑寬度屬性填寫線狀地物平均寬度[5]。為提高線狀圖斑寬度屬性填寫的準確性，可以在采集圖斑的時候在線狀地物寬度變化的地方分成不同的圖斑，這樣線狀地物就可假設為規(guī)則的四邊形，采用面積法、周長法和面積周長結合的方法進行線狀圖斑寬度的計算。

1.1 面積法或周長法

面積法或周長法是根據線狀圖斑的中心線，利用面積或周長計算公式來達到線狀圖斑寬度的自動提取。

(1)利用周長計算公式及線狀圖斑的中心線長度計算寬度信息，公式如下所示。

C=2×(L+W)

(1)

式(1)為周長計算公式，C是周長，L是線狀圖斑長度，W是線狀圖斑寬度，因此可用周長計算公式概略計算出線狀圖斑的寬度，如下所示。

(2)

(2)使用面積計算公式及線狀圖斑的中心線長度計算寬度信息，公式如下所示。

S=L×W

(3)

式(3)為面積計算公式，S是面積，L是線狀圖斑長度，W是線狀圖斑寬度，因此可用面積計算公式概略計算出線狀圖斑的寬度，如下所示。

(4)

1.2 面積周長法

在面狀圖斑不均勻的情況下，利用FME提取的線狀圖斑中心線，會有很多瑣碎的小分支，單純的使用周長或面積計算方法會造成計算結果的不準確，而且中心線的優(yōu)化方法又比較復雜，因此本文采用面積和周長列方程式直接計算的方法來提取線狀圖斑的寬度，而且還省去了線狀圖斑中心線提取的過程。根據式(1)和式(2)求解的方式如下所示。

(5)

式(5)為線狀圖斑的寬度計算方程，C式周長，S式面積，寬度取L和W中的最小值。

2 線狀圖斑寬度自動提取

2.1 FME軟件介紹

FME(英文全拼是Feature Manipulate Engine，簡稱FME)是加拿大Safe Software公司基于OpenGIS組織提出的數據轉換理念“語義轉換”推出的一套空間數據處理的軟件產品，可以用于讀、寫、存儲和轉換各種空間數據。它具有以下特點：通過提供在轉換過程中重新構造數據的功能，實現(xiàn)了超過325種不同空間數據格式(模型)之間的轉換；可以直接瀏覽各種格式空間數據，包括屬性、坐標數據[2]；數據轉換采用圖形化界面，拖拽式轉換器工具靈活定制工作流，能夠可視化定義從原始數據到目標數據的圖形與屬性的對應關系[6]；將數據轉換與豐富的 GIS 數據處理功能結合在一起，如坐標轉換、疊加分析、屬性合并等；支持海量數據處理，大型的數據轉換通過編寫腳本及批處理模式高效運行；適用于各個技術水平的用戶，無須編程，就可完成復雜的轉換工作流的配置[2]。

FME軟件包含有6個功能模塊: FME Workbench、FME Universal Translator、FME Universal Viewer、FME Plug-in(SDK)、FME Object API、FME Application Extenders[2]。

本文中主要用到 FME Workbench 模塊，F(xiàn)ME Workbench 是一個空間 ETL(ETL表示Extract—提取，Transform—轉換和Load—加載)創(chuàng)作環(huán)境，可以快速定義圖形化的流程，進行數據的轉換、變換和集成。提供了 400 多種(FME 2017)轉換函數，主要數據操作包括：幾何要素操作，多源、多類型數據組合，屬性數據與幾何要素連接，屬性數據操作，要素符號校準等，用戶可以通過組合不同的函數功能實現(xiàn)復雜的數據轉換和數據處理功能[2]。

2.2 技術路線

“三調”工作中由于河流、鐵路、公路、管道用地、農村道路、林帶和溝渠等線狀地物必須填寫寬度屬性(線狀地物圖斑寬度填寫線狀地物平均寬度)[3-4]，為有效地開展工作，提高工作效率，能既快又好地完成“三調”工作，基于FME軟件研究線狀地物寬度自動提取方法，其實現(xiàn)的技術路線如圖1所示。

圖1 技術路線

2.3 實現(xiàn)方法

由于面積周長方法簡單方便，而且基本上能滿足工作的需求，因此項目中采用此方法進行線狀圖斑寬度的自動提取。在FME軟件中定制線狀圖斑寬度自動提取模版，模板中主要使用Tester、AreaCalculator、LengthCalculator、AttributeCreator、AttributeRounder等轉換器達到線狀圖斑寬度屬性自動提取填寫的目的，其轉換模板如圖2所示。

圖2 線狀圖斑寬度自動提取模板

(1)FME Workbench中利用讀模塊(Add Reader)讀取“三調”數據庫中的地類圖斑要素。

(2)地類圖斑要素中利用Tester轉換器篩選出鐵路、公路、農村道路、溝渠等要計算寬度的線狀圖斑要素。

(3)利用AreaCalculator和LengthCalculator轉換器分別計算篩選出的線狀圖斑的面積和周長信息并存儲到S和C屬性字段中。

(4)在AttributeCreator轉換器中采用公式5計算方法計算篩選出的線狀圖斑的長度和寬度信息并存儲到L和W屬性字段中，寬度取L和W中的最小值。AttributeRounder轉換器可以設置寬度的小數精度。

(5)通過AttributeCreator轉換器的格式屬性fme_db_operation = update和設置寫模塊(Add Writer)中的Update/Delete Key Fields = OBJECTID參數(注意更新關鍵字段必須唯一)更新源數據庫中線狀圖斑寬度的屬性。

(6)運行“線狀圖斑寬度自動提取模板”實現(xiàn)自動提取線狀圖斑的寬度信息，工作完成后選取了50個圖斑與人工量取的寬度信息進行比對，其中誤差最小為0，最大為±0.89(表1)。

表1 線狀圖斑計算寬度與量取寬度對比

3 結 語

線狀圖斑寬度屬性的填寫是“三調”工作中必不可少的一項工作任務，本文著重闡述了利用FME對“三調”數據進行線狀圖斑寬度自動提取的技術路線、計算方法及在項目中的應用，并給出了其實現(xiàn)過程。使用本文中“線狀圖斑寬度自動提取模板”，操作簡便、快捷、高效、靈活，無須編程即可實現(xiàn)線狀圖斑寬度屬性信息的自動提取，大大減少了人工工作量，提高了工作效率。