王琳

(1.上海市测绘院，自然资源部超大城市自然资源时空大数据分析应用重点实验室，上海 200063；2.同济大学，上海 200092)

1 引 言

随着我国经济发展进入新时代以及信息化进程的不断加快，各领域对地理信息的需求呈现多样化、精细化、个性化的趋势。为进一步对标高质量发展对基础测绘的服务要求，构建新型基础测绘体系已成为自然资源领域改革创新发展的必然要求和战略抉择[1～3]。《测绘地理信息事业“十三五”规划》中明确指出，探索建立基于地理实体的成果采集和管理模式，逐步推动现有国家基础地理信息数据库向地理实体数据库的转型，发展以地理实体为主要表现形式的公共产品，是促进地理空间信息广泛共享、优化信息资源结构的重要措施。

与传统基础测绘不同，新型基础测绘采集精度要求为“按需测绘，不同要素不同精度”，成果中的全要素地形数据不再机械地按照比例尺进行分级，而是通过实体构建成无尺度的地理实体库。因此，梳理分析依据现有标准建立的多尺度、多类型数据与地理实体数据之间的差异，建立数据之间转换的知识图谱，构建由现有基础地理信息数据库到地理实体基础时空数据库建设的生产工艺流程，是新型基础测绘体系建设中的一项重要内容。

上海市作为新型基础测绘体系建设试点城市，结合上海超大型城市精细化管理的实际需求，按照“能采尽采、不同实体不同精度”的原则，探索并实践了基于地理实体的全息数据采集与建库。本文以上海市地理实体数据库建设的经验为例，介绍了利用FME实现现有地形成果数据升级转换的技术方案。

2 问题概述

传统基础测绘采用按比例尺建库的模式，测绘标准主要面向制图需要，要素分类和采集标准都与符号化方法息息相关。以上海市基础地理数据库为例，市中心区域为 1∶500图幅，郊区为 1∶2 000图幅。地形要素采集标准上，同一种要素在不同比例尺图幅区域采集的方式不同。以门墩为例，在 1∶500图幅区域按照范围面采集，在 1∶2 000图幅则采集中心点。

在智能化全息测绘标准下，同类要素采集方式进行了统一，即同一种要素采集同一类图形，如原来采点或面，现在统一采面；原来采单线或双线，现在统一采双线；按照智能化全息测绘标准进行地理实体数据库建设时，需要梳理分析新旧标准下地形数据之间的差异，探索自动化转换技术，对此类要素现有的库存数据进行转换后方可入库。

3 FME简介

FME是一款用于空间数据与非空间数据加载、转换、集成、导出、共享的产品，是全球领先的数据整合平台。FME拥有强大的数据转换、变换和自动化能力，该软件基于OpenGIS组织提出的新的数据转换理念“语义转换”，通过提供在转换过程中重构数据的功能，能够支持包括GIS、CAD、栅格、数据库、网络、BIM等在内的300多种不同空间数据格式(模型)之间的转换，为进行快速、高质量、多需求的数据转换应用提供了高效、可靠的手段。由于FME具有易用性、高效性、零编码等特性，在大比例尺数据库建设[4]、图形转换[5，6]、空间数据可视化[7]、数据检查[8，9]等领域得到了广泛的应用。

4 FME自动化转换的整体思路

4.1 明确转换要素类别

地理实体数据库建设本质上是传统地形测绘标准向智能化全息测绘标准的升级，明确两种标准的差异是数据库升级和数据转换的前提。对传统地形测绘标准和智能化全息测绘标准进行比对，从要素、图层和属性等方面明确发生的变化，明确待转换要素类别，建立转换前后要素映射关系。

4.2 确定转换类型

根据转换前后要素的几何类型和图式符号分类，确定要素的转换类型，不同的转换类型具有不同的转换方法。升级前，上海市基础地形数据的几何类型包括点、线、面和注记。图式符号分为7个类型(如表1所示)，采用依骨架线为主体的符号化表达，各个类型具有明确的定位点，转换数据时各个要素的组织方法也要进行对应。本文对待转换要素进行分析后，归纳总结了4大类共8小类转换类型，具体转换类型及要素示例如图1所示。

图式符号分类 表1

图1 转换类型及要素示例(其中，B代表不依比例尺)

4.3 确定转换阈值

转换阈值是指边长、半径、长度、宽度等图形转换过程中需要确定的几何参数。本文通过研究，将转换阈值的确定依据设计为“地方标准≥国家标准≥符号本身的尺寸”，其中：

①地方标准，即“DG/TJ08-86-2010 《1∶500 1∶1000 1∶2000数字地形测量规范》”。

②国家标准，即“GB/T 20257.1-2007《国家基本比例尺地图图式 第一部分：1∶500 1∶1000 1∶2000地形图图式》”。

③符号自身的尺寸。

以国家标准中的涵洞要素为例，区分依比例尺的和半依比例尺的两种符号，并且规定“当图上宽度小于 1 mm用半依比例尺符号表示”。因此转换时就以 1 mm作为转换阈值，根据要素所在区域的出图比例尺最终确定转换后涵洞图形的宽度，如表2所示。

根据转换阈值和出图区域比例尺确定转换后图形宽度 表2

4.4 明确转换定位信息

转换定位信息主要指转换前要素和转换后要素的位置关系。本文从两个方面对待转换的要素进行逐要素梳理，确定转换定位信息。

①转换前的点要素是转换后面要素的几何中心还是边线中心？如图2(a)和图2(b)。

②转换前的线要素是转换后闭合线要素的中心线还是边线？如图2(c)和图2(d)。

图2 转换定位关系(其中，红色的点、线为转换前要素)

4.5 传递条件符号信息

条件符号是指某一地理要素的符号化形态与自身的某一相关属性的属性值或其自身某一节点的点类型特征相关，如点状要素的角度属性、线状要素的转点信息。如图3(a)为斜坡要素的符号化显示效果，能够实现该效果是依托斜坡要素点序列中首边末尾的节点类型(如图3(b))，将该点标记为转点以实现斜坡正确符号化，否则只能看到骨架线效果(如图3(c))。为确保转换后要素仍然能够正确符号化，需要对条件符号信息进行解析，并在转换过程中进行传递。

图3 条件符号信息示例

4.6 搭建FME转换运行模板

在前期分析的基础上，区分不同的转换类型确定相应的转换思路。利用FME平台，对转换思路进行逐步拆解和细化，找到关键步骤对应的FME转换器，连接不同的转换器最终搭建形成转换模板，从而实现要素转换的批量化和自动化。图4为主要的转换步骤，输入包括两个方面：映射表和待转地形数据。映射表可为Access、Excel等多种格式，包含待转换要素名称、转换前编码、转换后编码、转换阈值(如边长、半径等)、定位点类型等信息。将待转换要素编码发布为FME参数，通过与地形数据编码匹配，筛选出待转要素。待转要素的比例尺属性字段与映射表中的转换阈值信息结合，计算获得转换图形参数；根据各个转换类型确定图形转换的具体方法，如使用缓冲区方法进行点转面、使用双侧平行线方法实现单线转双线。在图形转换结束后，对需要进行条件符号信息传递的要素进行符号化信息的处理。最终输出成果，需要注意的是：转换前后要素之间的关系可以分为一对一和一对多两种，除线节点转面和单线转双线两种类型外，其余转换类型均为一对一。

图4 转换主要步骤

5 应用实例

在地形数据当中，存在成排规则排列的半依比例尺支柱，线的一个节点代表一个支柱。转换时，需要将线上的每个节点分别转换为一个支柱面。具体转换思路如下：

①获取线上的节点，如图5(a)和图5(b)。若为曲线，则首先进行边界内插，然后获取线上各节点；

②遍历每一个节点，根据该点与前一点、后一点的位置计算该节点代表的支柱的方向；

③根据转换阈值和要素比例尺计算转换后要素面的边长；

④根据边长和转换定位信息，计算转换后要素面的四个角点，并按照逆时针方向加点连接成面，此时所有的面都为正北方向，如图5(c)所示；

⑤根据②计算得到的方向对支柱面进行旋转，最终效果如图5(d)所示。

图5 线节点转面类型转换示意图

对转换思路进行逐步拆解和细化，寻找对应的FME转换器，如表3所示。

线节点转面关键步骤及对应FME转换器 表3

连接不同的转换器最终搭建形成转换模板，从而实现要素转换的批量化和自动化，如图6所示。

图6 线节点转面FME模板

6 结 语

新型基础测绘体系建设是当前国家测绘地理信息事业发展的重点任务之一。传统按尺度分级测绘、构建多尺度数据库的模式发生了改变，在现有地形成果数据向无尺度地理实体库升级的过程中一个关键点就是现有数据的自动化转换。本文结合上海市新型基础测绘体系建设试点项目“智能化全息测绘-基于地理实体的全息数据采集与建库”，建立了现有地形成果数据向智能化全息测绘标准转换的技术方案，利用FME强大的数据转换能力自定义转换流程，实现了基础地形数据自动化转换。