基于FME的地理國情監測矢量數據接邊檢查方法的探討

覃東華

(國家測繪地理信息局重慶測繪院，重慶 401120)

1 引 言

根據符合現勢性要求的影像資料按年度對地表覆蓋和重要地理國情要素進行更新是地理國情監測的重要內容，其成果是揭示資源、生態、環境、人口、經濟、社會等要素在地理空間上內在聯系和變化規律的數據基礎，是滿足國家、部門和地方在生態文明建設、國土空間格局優化，確保經濟可持續增長及建設信息化和諧社會提供科學可靠的地理國情信息支撐[1，2]。地理國情監測一般以省級為任務區，以縣級為基本單元對地表覆蓋和重要地理國情要素數據進行更新。如何確保更新后的地理空間數據在基本單元接邊處的正確性，是地理國情監測數據生產和質量檢查的重要內容。

FME(Feature Manipulate Engine)是加拿大Safe Software開發的一款用于空間數據與非空間數據加載、轉換、處理、集成、導出、共享的產品，支持超過300種數據格式，是世界領先的空間數據交換與共享的技術，被廣泛應用于數據格式轉換[3，4]、地理國情普查[5]、地圖制圖[6]、數據入庫[7]、數據質量檢查[8]等。地理國情監測數據中的地表覆蓋數據為面要素，重要地理國情要素包括面要素、線要素和點要素，其中：點要素不涉及接邊，只有面要素和線要素需要接邊，且其接邊包括幾何接邊和屬性接邊。因此，本文利用FME的數據處理功能，設計了一種針對地理國情監測數據中面要素和線要素接邊情況的檢查方法，為提高地理國情監測數據的生產效率和質量提供了一種思路。

2 算法設計

2.1 面要素

2.1.1 幾何接邊檢查

面要素數據的幾何接邊檢查包括要素壓蓋、縫隙、錯位，如圖1所示，圖中A、B表示接邊處相鄰面要素數據。面要素幾何接邊情況的檢查算法如下：

(1)壓蓋是指A與B之間有重疊，可根據A與B之間的重疊度判斷，當重疊度大于1時，則該處存在重疊。

(2)縫隙是指A與B之間有空洞，當A與B融合后，縫隙就以空洞的形式表現出來，此時提取空洞即可判斷出縫隙位置。

(3)錯位是指A與B接邊處的邊的節點位置不一致：

①分別將A、B轉為線要素A1、B1，并分別對其進行相交處打斷處理，其結果分別記為A2、B2；

②分別對A2、B2進行融合處理，其結果分別記為A3、B3；

③分別提取A3、B3的起止節點，并做去重處理，再與接邊邊界進行相交處理，其相交節點分別記為A4、B4；

④對A4、B4進行壓蓋處理，若點要素的重疊度小于1，則該處所在的面要素存在錯位。

圖2中●為A4中的點，○為B4中的點，在錯位處A4與B4的重疊度小于1，在非錯位處重疊度為1。算法流程如圖3所示。

圖1 面要素壓蓋、縫隙、錯位示意圖

圖2 面要素錯位檢查示意圖

圖3 面要素幾何接邊檢查算法流程圖

2.1.2 屬性接邊檢查

面要素數據的屬性接邊是指其指定的屬性項須一致。本文以屬性CC為例進行說明。在圖4中，A、B對應面要素屬性CC為0411與0412、0120與0110屬性不接邊，0321與0321屬性接邊。面要素屬性接邊情況的檢查算法如下：

圖4 面要素屬性接邊示意圖

①分別將A、B中的面要素轉為點要素，其結果分別記為A′、B′；

②按指定屬性對A、B做融合處理，其結果記為AB；

③用A′、B′對AB進行壓蓋處理，若面要素的重疊度小于2，則該面要素屬性不接邊。

圖5中●為A′、B′中的點，面要素與點要素做壓蓋處理后，CC碼為0321的面要素重疊度等于2，其他的面要素的重疊度小于2，小于2的面要素屬性不接邊。算法流程如圖6所示。

圖5 面要素屬性接邊檢查示意圖

圖6 面要素屬性接邊檢查算法流程圖

2.2 線要素

(1)幾何接邊檢查

線要素幾何接邊主要為位置接邊，即：A、B接邊處線要素端點坐標是否一致，如圖7所示。線要素幾何接邊情況的檢查算法如下：

①分別提取A、B中線要素的起止點，并做去重處理，其結果分別記為A1、B1；

②A1、B1與接邊邊界進行相交處理，相交的點要素記為AB2；

③對AB2做點要素壓蓋處理，若重疊度小于1，則該點要素所在的線要素幾何不接邊。線要素幾何接邊檢查算法流程如圖8所示。

圖7 線要素幾何接邊

圖8 線要素幾何接邊檢查算法流程圖

(2)屬性接邊檢查

線要素數據的屬性接邊是指其指定的屬性須一致。本文以屬性CC為例進行說明，在圖9中，A、B對應線要素屬性CC為1012與1011屬性不接邊，1011與1011屬性接邊。屬性若一致，則A、B對應線要素可融合為一條線，否則不能融合，因此，線要素屬性接邊情況的檢查算法如下：

①將A、B按指定屬性做融合處理，其結果記為AB；

②提取AB的起止點，并做去重處理，其結果記為AB′；

③AB′與接邊邊界進行相交處理，若AB′的重疊度大于0，則該處的線要素屬性不接邊。

線要素屬性接邊檢查算法流程如圖10所示。

圖9 線要素屬性接邊

圖10 線要素屬性接邊檢查算法流程圖

3 算法實現

基于FME平臺，可快速編寫地理國情監測矢量數據接邊檢查工具。首先，根據算法設計，調用相關FME函數，搭建接邊檢查處理流程；其次，根據數據特性，設置函數參數，形成完善的接邊檢查工具。算法流程中關鍵操作與FME函數對照關系如表1所示。

算法流程關鍵操作與FME函數對照表 表1

4 結 論

本文利用FME平臺實現了地理國情監測數據面要素、線要素的接邊檢查，兩類要素的檢查項均包含幾何接邊、屬性接邊檢查，其中：面要素的幾何接邊檢查包含重疊、縫隙和錯位檢查；線要素的幾何接邊檢查包含錯位檢查。用相鄰兩幅1∶5萬分幅大小的模擬數據對本文算法進行測試，其中接邊處的面要素共137個、線要素共26個，結果顯示，由算法編寫的工具檢查用時不到 2 min，共檢查出面要素幾何不接邊12處、屬性不接邊5處，線要素幾何不接邊5處，屬性不接邊3處；人工檢查用時 28 min，共檢查出面要素幾何不接邊10處、屬性不接邊5處，線要素幾何不接邊5處，屬性不接邊2處；經核實，前者檢查結果無錯漏。由此可知，本文算法在檢查速度和準確率方面較人工方法均有較大優勢。在實際生產中，本算法應用于貴州省、重慶市等省市的地理國情監測矢量數據接邊檢查，提高了數據生產的效率和質量。