基于FME Server的地理國(guó)情信息整合發(fā)布技術(shù)

張 溪，朱 熙，謝艾伶

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶 400015）

基于FME Server的地理國(guó)情信息整合發(fā)布技術(shù)

張 溪1，朱 熙1，謝艾伶1

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶 400015）

以FME Server、ArcGIS、Flex、 ENVI for ArcGIS為技術(shù)手段，基于試點(diǎn)應(yīng)用項(xiàng)目，開(kāi)展了地理國(guó)情信息的分析整合、變化檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)分析與發(fā)布展示等研究，為今后地理國(guó)情監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的順利開(kāi)展提供可行性方案和技術(shù)保障。

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)；FME Server；信息整合；變化檢測(cè)；發(fā)布

1 研究概述

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)涉及到多源數(shù)據(jù)整合、海量數(shù)據(jù)處理以及信息快速發(fā)布等關(guān)鍵技術(shù)[1]。這些關(guān)鍵技術(shù)目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的解決方案，而單一GIS平臺(tái)、遙感處理平臺(tái)都無(wú)法完全滿(mǎn)足要求。本研究以FME Server、ArcGIS、Flex、 ENVI for ArcGIS作為技術(shù)手段，通過(guò)基于FME Server的多源異構(gòu)地理國(guó)情信息的分析整合、基于交叉相關(guān)分析法和變化向量分析法的影像變化檢測(cè)、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)信息統(tǒng)計(jì)分析與發(fā)布展示技術(shù)等，總結(jié)一整套基于FME Server的地理國(guó)情信息提取、整合、發(fā)布等關(guān)鍵技術(shù)流程方案，完成萬(wàn)州中心城區(qū)城鎮(zhèn)化監(jiān)測(cè)的應(yīng)用試點(diǎn)項(xiàng)目，并積累地理國(guó)情監(jiān)測(cè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，有望為今后地理國(guó)情監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的順利開(kāi)展提供可行性方案和技術(shù)保障。

圖1 總體技術(shù)路線圖

2 關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)途徑

2.1 總體技術(shù)路線

采用萬(wàn)州基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、專(zhuān)題數(shù)據(jù)以及多源多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，以FME Server、ArcGIS 等作為技術(shù)手段，通過(guò)技術(shù)方法試驗(yàn)、集成式系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)、監(jiān)測(cè)試點(diǎn)應(yīng)用等工作，為開(kāi)拓地理國(guó)情監(jiān)測(cè)項(xiàng)目服務(wù)。

技術(shù)路線如圖1所示。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)途徑

2.2.1 基于FME Server的國(guó)情信息提取整合平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)

創(chuàng)建FME方案，對(duì)不同來(lái)源的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和各式各樣的專(zhuān)題數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)源分析、數(shù)據(jù)預(yù)處理工作；在FME Server后臺(tái)調(diào)用FME方案實(shí)現(xiàn)多源基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和專(zhuān)題數(shù)據(jù)等海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換整合、數(shù)據(jù)入庫(kù)、數(shù)據(jù)共享展示，進(jìn)行地理國(guó)情信息整合的快速處理。

涉及的關(guān)鍵技術(shù)有Java Servlet、Flex、FME Server 等。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程：

1）前臺(tái)用戶(hù)上傳數(shù)據(jù)后，選擇已發(fā)布到FME Server上的FME方案進(jìn)行處理，平臺(tái)利用Java Servlet接收前臺(tái)Flex上傳的數(shù)據(jù)保存至服務(wù)器。

2）后臺(tái)獲取調(diào)用FME方案的參數(shù)（上傳路徑、FME方案名稱(chēng)、其他特殊參數(shù)）；通過(guò)FME Server Api for Java調(diào)用FME方案，對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫(kù)操作。

3）使用BlazeDS工具與前臺(tái)進(jìn)行交互，獲取前臺(tái)傳遞信息，傳遞信息至前臺(tái)。執(zhí)行完成后，Java操作CMD命令行使用Winrar對(duì)結(jié)果進(jìn)行壓縮打包，返回結(jié)果數(shù)據(jù)下載地址至前臺(tái)，提供前臺(tái)用戶(hù)下載結(jié)果。此外還可實(shí)現(xiàn)連接數(shù)據(jù)庫(kù)讀取數(shù)據(jù)等操作。

2.2.2 基于交叉相關(guān)分析法和變化向量分析法的變化檢測(cè)技術(shù)

考慮到變化檢測(cè)所用數(shù)據(jù)源不同，本研究選取了交叉相關(guān)分析法和基于主成分變換的變化向量分析法2種方法，分別針對(duì)矢量對(duì)影像和不同時(shí)相的影像進(jìn)行變化檢測(cè)。

本部分變化檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)是基于ENVI /IDL二次開(kāi)發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)影像、矢量的讀取，并將變化區(qū)域結(jié)果存儲(chǔ)為ArcGIS的shp格式。然后掩膜獲取變化區(qū)域影像，通過(guò)監(jiān)督分類(lèi)程序?qū)ζ涞匚镞M(jìn)行類(lèi)別的判定。

2.2.3 基于FME Server集成式系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)

基于FME Server集成式系統(tǒng)平臺(tái)包括時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)及信息發(fā)布平臺(tái)建設(shè)。

時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)包括本底數(shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，分為矢量要素?cái)?shù)據(jù)集和柵格數(shù)據(jù)集2部分，通過(guò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle和ArcSDE引擎相結(jié)合的技術(shù)，可以統(tǒng)一存儲(chǔ)管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。

業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)構(gòu)架主要由應(yīng)用層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層3部分構(gòu)成。應(yīng)用層通過(guò)Flex實(shí)現(xiàn)，主要用于客戶(hù)端各功能模塊的界面操作，如變化檢測(cè)結(jié)果的展示及下載，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的展示等。服務(wù)層依托于FME Server、ArcGIS Server 與ENVI for ArcGIS Server技術(shù)，F(xiàn)ME Server用于管理FME方案，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換整合、數(shù)據(jù)入庫(kù)、數(shù)據(jù)共享展示、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析等；ArcGIS Server用于實(shí)現(xiàn)地圖服務(wù)與影像服務(wù)功能以及服務(wù)發(fā)布等；ENVI for ArcGIS Server技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)變化檢測(cè)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理層采用基于Oracle和 ArcSDE的一體化存儲(chǔ)方式管理矢量和影像數(shù)據(jù)。

圖2 城鎮(zhèn)化監(jiān)測(cè)技術(shù)路線圖

3 城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程監(jiān)測(cè)試點(diǎn)應(yīng)用

3.1 技術(shù)路線

試點(diǎn)項(xiàng)目是以萬(wàn)州中心城區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程監(jiān)測(cè)為例，依托數(shù)字萬(wàn)州地理空間框架地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，在FME Server的集成式系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的構(gòu)建以數(shù)據(jù)收集、確定數(shù)據(jù)源為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)處理分析功能和業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)的建設(shè)同步進(jìn)行，最后基于本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)布和展示監(jiān)測(cè)成果，完成城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程監(jiān)測(cè)的試點(diǎn)應(yīng)用。城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程監(jiān)測(cè)試點(diǎn)應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)路線如圖2所示。

3.2 數(shù)據(jù)源選取

1）影像數(shù)據(jù)。選取包含萬(wàn)州區(qū)中心城區(qū)的2003 年15 m 分辨率ETM影像和2012年5 m 分辨率的Rapideye影像，時(shí)相以秋季為主。該部分?jǐn)?shù)據(jù)作為萬(wàn)州中心城區(qū)邊界變化檢測(cè)的數(shù)據(jù)源。

2）矢量數(shù)據(jù)。以覆蓋萬(wàn)州區(qū)中心城區(qū)的基礎(chǔ)測(cè)繪成果數(shù)字化地形圖為數(shù)據(jù)源，包括 1∶2 000的dwg 格式 DLG 成果，坐標(biāo)系統(tǒng)為萬(wàn)州獨(dú)立坐標(biāo)系，1∶ 10 000的dgn 格式 DLG 成果，其坐標(biāo)系統(tǒng)為西安 1980 坐標(biāo)系，DLG 成果數(shù)據(jù)的生產(chǎn)時(shí)間為2003年。該部分?jǐn)?shù)據(jù)作為早期的主要土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)源。

3.3 功能實(shí)現(xiàn)及監(jiān)測(cè)結(jié)果

平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)5個(gè)主要功能：數(shù)據(jù)提取整合、土地利用監(jiān)測(cè)、城市建成區(qū)監(jiān)測(cè)、城市路網(wǎng)監(jiān)測(cè)、專(zhuān)題統(tǒng)計(jì)，如圖3所示。

圖3 集成化平臺(tái)示意圖

1）數(shù)據(jù)提取整合。結(jié)合城鎮(zhèn)化監(jiān)測(cè)內(nèi)容及收集數(shù)據(jù)的實(shí)際情況，主要處理2003年土地利用類(lèi)型的dwg數(shù)據(jù)，處理后的矢量數(shù)據(jù)作為變化檢測(cè)的第一期數(shù)據(jù)源；2003年規(guī)劃數(shù)據(jù)中的路網(wǎng)數(shù)據(jù)，處理后的矢量數(shù)據(jù)作為道路變化檢測(cè)的第一期數(shù)據(jù)源。

2）土地利用監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)兩期城鎮(zhèn)用地、植被、水系和道路等重要土地利用分類(lèi)要素的對(duì)比分析，展示萬(wàn)州中心城區(qū)近10 a來(lái)土地利用變化情況，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得變化的統(tǒng)計(jì)圖表和監(jiān)測(cè)報(bào)告。結(jié)果表明，2000～2012年，城鎮(zhèn)用地增加了37%，植被減少了27%，水系減少了10%。

3）城市建成區(qū)監(jiān)測(cè)。利用不同時(shí)相的兩景影像數(shù)據(jù)對(duì)城市建成區(qū)進(jìn)行對(duì)比，使用閃爍、卷簾等方式展示建成區(qū)的面積變化以及邊界的變化情況，并使用統(tǒng)計(jì)圖表對(duì)增加、減少的圖斑面積進(jìn)行直觀展示。結(jié)果表明，中心建成區(qū)增加了20%。

4）城市路網(wǎng)監(jiān)測(cè)。利用不同時(shí)相的兩景影像數(shù)據(jù)中城區(qū)內(nèi)的交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用統(tǒng)計(jì)圖表展示交通路網(wǎng)的布局發(fā)展、道路長(zhǎng)度、路網(wǎng)密度等指標(biāo)的變化信息。結(jié)果表明，路網(wǎng)密度增加了12%。

5）專(zhuān)題統(tǒng)計(jì)。利用獲得的城市擴(kuò)張的各項(xiàng)發(fā)展變化信息，包括重要土地利用類(lèi)型的變化、中心城區(qū)的建成區(qū)變化、交通路網(wǎng)的布局發(fā)展、道路長(zhǎng)度、路網(wǎng)密度變化，結(jié)合行政區(qū)劃單元統(tǒng)計(jì)分析人口、經(jīng)濟(jì)方面等變化信息，綜合分析城市擴(kuò)張時(shí)空特征，預(yù)測(cè)城市擴(kuò)張方向、規(guī)模和趨勢(shì)等。城市整體擴(kuò)張趨勢(shì)呈東南方向。

4 結(jié) 語(yǔ)

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)地理信息及專(zhuān)題數(shù)據(jù)的提取整合，同時(shí)搭建了基于FME Server的B/S結(jié)構(gòu)的國(guó)情信息提取整合子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地理國(guó)情信息整合的處理快速化、操作簡(jiǎn)單化、工藝流程化。利用變化檢測(cè)程序可實(shí)現(xiàn)重要要素的快速監(jiān)測(cè)，使今后開(kāi)展批量地理國(guó)情變化信息的生產(chǎn)成為可能，有利于提高地理國(guó)情信息項(xiàng)目生產(chǎn)的效率。

[1] 武琛.地理國(guó)情監(jiān)測(cè)內(nèi)容分類(lèi)與指標(biāo)體系構(gòu)建方法研究 [D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2012

[2] 北京世紀(jì)安圖數(shù)碼科技發(fā)展有限責(zé)任公司.FME技術(shù)白皮書(shū)[Z].北京:北京世紀(jì)安圖數(shù)碼科技發(fā)展有限責(zé)任公司，2009

[3] 孫俊良.地理國(guó)情監(jiān)測(cè)框架的探索與實(shí)踐——以城鎮(zhèn)建設(shè)進(jìn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例[J].測(cè)繪通報(bào)，2012(8):62-64

[4] 冉慧，王錚，王曉輝.基于遙感技術(shù)的長(zhǎng)春市城區(qū)城鎮(zhèn)化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究與實(shí)踐[J].測(cè)繪與空間地理信息，2013，36(3):125-128

[5] 周旭斌,孟蕾.地理國(guó)情監(jiān)測(cè)在城市化發(fā)展中的應(yīng)用研究——以汕頭市為例[J].測(cè)繪與空間地理信息，2014，37(6):78-80

[6] 彭彥彥,楊瑞霞,陳盼盼,等.鄭汴一體化區(qū)域城市建成區(qū)重要地理國(guó)情要素動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[J].遙感信息，2014,29(4):41-46

[7] 景普秋.省域特色城鎮(zhèn)化統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究——以山西省為例[J].城市發(fā)展研究，2011,24(8):78-80

[8] 唐根,陳鑄.基于地理國(guó)情監(jiān)測(cè)框架下長(zhǎng)沙市望城區(qū)地理空間分析[J].國(guó)土資源導(dǎo)刊，2014(10):129-132

P208

B

1672-4623（2015）03-0009-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.003

張溪，博士，工程師，主要從事地理國(guó)情監(jiān)測(cè)、信息化測(cè)繪體系建設(shè)等工作。

2015-01-04。

項(xiàng)目來(lái)源：2012年度國(guó)家測(cè)繪地理信息局科技發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目。