邵泽兴，张雨，陈鹏，曹建华

（1.湖北省国土测绘院，湖北 武汉 430010；2.湖北天地云地信科技集团有限公司，湖北 武汉 430000）

全国自然灾害综合风险普查是一项重大的国情国力调查，是落实防灾减灾救灾以及提高应急能力的重要举措[1]。在普查对象中，房屋建筑是与人民生命财产安全最为密切的承灾体，通过调查房屋建筑的空间信息和属性特征建立地理信息数据库，可为国家和地方各级政府有效开展灾害风险分析以及防灾减灾、应急管理和空间发展规划等工作提供科学决策依据[2]。

在房屋建筑普查数据整合过程中，通常需要经过多个步骤才能达到要求，且每个步骤较繁琐、重复操作较多。例如，将dwg格式数据转换为GIS数据时，首先将其导入mdb中，并将几何属性转换为点、线、面要素；再将dwg文件的扩展属性转换为表，并关联到mdb中进行人工赋值属性；然后经过反复修改；最后达到数据汇交要求。整个过程耗时费力，且易导致信息丢失和几何损坏[3]。为改善人工操作步骤繁琐、错误较多的问题，本文采用FME软件对工作底图制作过程中的多源数据进行分析处理。FME是一款用于加载、转换、集成和导出空间与非空间数据的产品，在不动产数据整合、多规合一数据处理、国土空间规划平台建设、自然资源空间数据融合、测绘数据质检与入库等领域都有着广泛应用[4]，提供了大量数据处理转换器，通过转换器的自由链接组合，实现用户需求，避免了框架限制和复杂的代码编写工作，提高了数据处理的自由度和简便性。

1 技术路线与流程

本文根据自然灾害风险普查中的房屋建筑普查实施方案，以FME为载体，从数据整合与数据质量检查两个方面来实现房屋建筑普查数据的清理，其中数据整合包括空间几何数据整合与属性数据整合。首先整合空间几何数据，主要包括坐标系转换、数据表现形式调整以及拓扑检查和重建；然后整合属性数据，利用整合完成的数据、城镇房屋安全信息系统数据、农村房屋信息系统数据以及不动产登记中心权调数据库数据对国家下发底图数据进行补充关联挂接，形成自制工作底图，以此为外业调查底图开展现场调查核实工作，并将外调成果的属性信息录入Excel表格中；再对表格进行逻辑一致性与正确性检查，并利用关联字段将表格数据挂接到底图数据中；最后对最终数据进行质量检查，导出符合汇交要求的房屋建筑地理信息数据库。房屋建筑普查整理流程如图1所示。

图1 房屋建筑普查整体流程图

2 数据整合

2.1 空间几何数据整合

空间几何数据整合主要包括坐标系转换、拓扑检查和数据表现形式调整[5]。

1）坐标系转换。对于dwg格式的数据，传统方法是先将其转换为GIS格式（shp、mdb、gdb等），再通过ArcGIS等软件实现GIS数据的坐标转换，既繁琐又容易丢失CAD数据的附加属性信息。FME能方便读取CAD、GIS格式的数据并记录相应属性信息，因此可利用Reprojector转换器[6]，通过定义源坐标系、目标坐标系实现dwg数据坐标系的转换。

2）拓扑检查。房屋建筑普查中的拓扑检查主要是对面状地物的重复实体、交叉重叠部分和细碎面进行检查。通过AreaOnAreaOverlayer转换器检查面状数据的交叉重叠问题，再利用TestFilter转换器判断重叠度是否大于等于2，即判断图形间是否存在压盖，并将存在压盖的图形筛选输出。利用AreaCalculator计算多边形的面积，以此来确定图层中是否有细碎面。

3）数据表现形式调整。根据房屋建筑普查数据建库标准，房屋建筑矢量数据为空间面要素，而现有部分地籍图存在界址线在拐点处被打断的问题（图2a），导致几何图形由于线段不闭合而不能实现面的表达，因此需要对这些线要素进行拓扑重建。经分析，该图层由线和椭圆两种几何要素组成，为了重构面要素，首先需将线要素剥离出来，并对其进行延伸，形成闭合线，最终构成面要素。

FME实现该过程所采用的关键模块为：①GeometryFilter用于根据几何类型输出要素，本文中主要用于提取线要素，结果如图2b所示；②LineExtender用于延长线段，通过反复试验，找到合适的延伸阈值，结果如图2c所示；③Intersector用于计算输入线要素相交处的交叉点，并在这些位置创建节点；④Area-Builder用于将首尾闭合的线构成拓扑正确的多边形要素，结果如图2d所示。

图2 地籍图面要素处理前后结果

2.2 属性数据整合

将城镇房屋安全信息系统数据、农村房屋信息系统数据、地籍图数据以及不动产登记数据中的土地性质、产权人、房屋用途、建筑面积、房屋高度等属性信息迁移整合到底图数据中，以此基础属性信息相对完善的工作底图作为外业人员现场核查的调查底图，能有效减少外业调查过程中数据填写的工作量；再将调查结果填入含有数据验证和公式限制的Excel表格中，以改善由于外业人员对ArcGIS软件操作不熟练而导致的效率低下、错误率高的问题；最后通过宗地ID关键字段将调查成果挂接到底图数据中，形成属性信息完整的房屋建筑矢量数据。

FME实现该过程所采用的关键模块为：①FeatureTypeFilter用于根据原始要素类型，将输入要素从不同输出端口输出；②SpatialRelator用于将地籍图中的房屋信息和房屋注记层利用空间位置关系挂接到底图数据中，通过提供者添加到每个请求者的属性信息数量包括地块中没有挂接到任何注记信息（_related_candidates=0）、每个地块中挂接到一个注记信息（_related_candidates=1）和每个地块中挂接到多个注记信息（_related_candidates＞1）3种情况（图3）；③TestFilter用于将上述3种情况分别输出到不同端口，便于单独处理；④FeatureMerger用于根据公共键属性值宗地ID将Excel文件的属性信息挂接到底图数据中；⑤StringConcatenator用于将需要合并的属性值链接起来，并输出为新属性；⑥AttributeManager用于添加、重命名、复制、删除和重新排序要素的属性信息；⑦ListDuplicateRemover用于去掉列表属性中所有的重复值。

图3 SpatialRelator转换器处理后结果

3 数据质量检查

数据质量检查包括空间数据拓扑关系检查以及属性数据逻辑一致性和正确性检查。

根据房屋建筑数据建库标准，拓扑关系检查首先要保证各图层内面要素不重复，然后保证面状地物之间不存在自相交，最后根据标准检查不合理的情况，如细碎面、多部件等[7]。FME实现该过程所采用的关键模块为：①利用AreaOnAreaOverlayer、AreaCalculator、TestFilter等转换器筛选并输出重复、压盖和细碎面图形，便于作业人员后续修改；②利用Deaggregator转换器将多部件要素拆分为单部件要素。

属性数据质量检查主要是对外业调查数据、最终成果数据的逻辑一致性和正确性进行检查。以外业调查数据质量检查为例，由于人为因素的影响，录入的外调数据存在错填漏填现象（图4），因此需根据规范对表格中每个有约束的字段进行检查，包括字段值域填写的规范性检查，字段必填、条件必填的检查等，如当“结构类型”选择“其他”时，“其他结构类型”则必填。本文利用FME对外业调查成果表格数据进行质量检查，并输出了含有错误类型和宗地ID号的错误报告（图5），主要采用的FME转换器为FeatureMerger、AttributeManager、AttributeKeeper、Test-Filter等。

图4 表格数据错误示例

图5 错误报告示例

4 结语

自然灾害综合风险普查是提升自然灾害防治能力的基础性工作，其中房屋建筑调查是普查中重要的承灾体之一，摸清我国房屋底数和抗震设防总体情况是降低自然灾害风险的前提条件，且对于提升我国房屋建筑的防震减灾水平具有重要意义。针对项目实施过程中数据量大、数据关系复杂、数据多源异构等特点，本文充分利用FME可视化预览、零代码维护、多源数据集成等优点，对自然灾害风险普查中的房屋建筑数据进行了分析、整合和质检，改善了因人工录入而导致的错误遗漏，减少了繁琐重复的数据处理过程，操作过程简便、高效、灵活，可为自然灾害风险普查工作提供重要的技术保障，具有广泛的应用前景。