FME在柵格數據質量檢查中的應用

翟彥放，邱月

(1.自然資源部重慶測繪院，重慶 401120； 2.重慶市勘測院，重慶 401121)

1 引 言

柵格數據是以二維矩陣(格網)的形式來表示空間地物或現象分布的數據組織方式，每個矩陣單位稱為一個柵格單元，每個像元都包含一個信息值，柵格數據模型是地理空間數據兩大基本存儲模型之一。目前關于柵格數據質量檢查的研究有很多，例如黃建[1]以全數字攝影測量技術為基礎，從生產實踐的角度探討了數字高程模型數據的質量檢查方法；王佩等[2]分析測繪成果質量評定標準，探討了數字高程模型(DEM)產品質量檢查與評價方法，提高檢查效率，實現數據質量的有效控制；郭慧文[3]從幾個應用選擇相應的規則，對DEM數據進行檢查、評判；閔曉鳳等[4]討論了采用數字攝影測量方法對基于遙感影像生成的DEM進行質量檢查的方法；雷蓉等[5]詳細探討了多種實用的DEM質量檢查方法，并實現問題的快速定位。

FME來自加拿大Safe Software公司的FME(Feature Manipulate Engine)產品，是一套將不同地理信息系統(GIS)數據模型和要素進行整合與同構化的產品，可用于讀寫存儲和轉換各種空間數據。FME提供了數十種柵格數據處理的轉換器，在柵格數據處理與分析方面的應用潛力很大。目前將FME應用于柵格數據質量檢查的還很少。結合實際生產經驗，提出一種基于FME進行柵格數據質量檢查的方法。

2 檢查內容

在全球測圖項目DSM、DEM數據生產過程中，技術規程中要求的成果檢查內容包括接邊檢查、邏輯關系檢查、空間參考、邏輯一致性、文件命名、格網尺寸等。柵格數據的圖幅接邊檢查在地理空間數據生產中是必不可少的一環。由程序實現的自動接邊檢查不但可以避免人工作業的疏漏，節約檢查時間，而且對于部分人工作業難以發現的異常，也有較好的效果。利用FME可以實現自動批量檢查圖幅接邊質量問題。全球測圖項目中，在數字表面模型(DSM)基礎上編輯，進行降高處理，將林地、植被、房屋、橋梁等地物的高程降低至地面，得到DEM產品。實際生產中要求DEM高程值小于等于DSM高程值，因此需要檢查二者邏輯關系。利用FME豐富的轉換器，可以對柵格數據的空間參考、邏輯一致性、文件命名、格網尺寸等多項數據質量進行批量化檢查。

3 基于FME的檢查實現

3.1 接邊檢查

使用FME實現柵格數據分幅成果批量接邊檢查，FME接邊檢查流程如圖1所示。首先根據成果裁切框提取接邊檢查范圍，輸入分幅成果裁切框，進行面疊加(AreaOnAreaOverlayer)，根據重疊計數，利用字符串連接器(StringConcatenator)將所有圖幅接邊圖形按兩兩圖幅名稱標記，并進行融合(Dissolver)，每4幅相鄰分幅框可提取出6對接邊范圍。接邊檢查范圍提取結果如圖2所示。

接邊檢查范圍作為裁切框，分幅柵格成果為被裁切對象，通過Clipper得到接邊檢查柵格數據，對其進行柵格減運算(RasterCellValueCalculator)，取運算結果最大值、最小值(RasterBandMinMaxExtractor)，當最大值、最小值滿足均為0或均為背景值(例如全球測圖項目中的-9999)時表明同一格網點高程值一致，即接邊正確，否則表示存在不接邊問題，對應問題柵格數據將被輸出。對于平面換帶圖幅接邊檢查，可以設定接邊限差(一般為內插點高程精度的2倍)，當最大值或最小值的絕對值大于接邊限差表明存在接邊問題。

圖2 接邊檢查范圍提取

3.2 邏輯關系檢查

邏輯關系的檢查主要針對DEM比DSM高的情況，在實際生產中，在DSM基礎上進行降低高程處理，編輯得到的DEM，質量檢查時要求之一為其高程值應小于等于DSM高程值。在FME中，分別輸入分幅DSM和DEM成果，根據圖幅文件名通過FeatureMerger匹配到同名文件，使用柵格運算器對二者進行減運算，DSM高程值減去同一位置像元的DEM高程值，得到差值結果，提取像元值最小值，判斷如果最小值小于0則表明該圖幅內存在高程邏輯異常，同時將負值部分轉為矢量點圖層并輸出，便于快速定位錯誤位置。基于FME實現分幅成果批量檢查DSM與DEM邏輯關系流程如圖3所示。

圖3 DSM和DEM邏輯關系檢查

3.3 其他質量檢查

在FME中還可以對分幅柵格數據成果的空間參考、邏輯一致性(數據格式、文件命名、目錄組織)、格網尺寸、有效范圍等質量進行批量檢查。FME的坐標系統提取轉換器(CoordinateSystemExtractor)可將數據的坐標系統提取出來，用于判斷其是否符合要求；通過AttributeExposer將數據的文件名稱(fme_basename)、數據存放路徑(fme_dataset)等屬性提取出來，然后使用SubstringExtractor截取字符串得到數據格式屬性、目錄組織信息，根據用StringConcatenator轉換器設定的規則，判斷是否符合要求；使用RasterPropertyExtractor轉換器提取柵格數據屬性，其中_spacing_x、_spacing_y即格網尺寸參數，在Tester中判斷其是否正確；使用RasterBandMinMaxExtractor轉換器提取柵格數據最大值、最小值，用于判斷數據高程值是否超出有效范圍。

3.4 應用評價

在FME中進行柵格數據批量接邊檢查時，優先提取圖幅接邊重疊區域，對重疊區域進行柵格運算，數據量小，因此檢查效率得到一定提高，例如某區域 1 113幅 1∶50 000標準分幅DEM成果數據，接邊檢查耗時約 25 min。DSM與DEM邏輯關系批量檢查，彌補了項目下發生產質檢軟件的不足。此外該方法檢查出的錯誤位置可以準確定位，解決了質檢軟件無法定位的問題。

4 結 論

利用FME進行柵格數據質量的檢查，已在實際項目生產中得到了應用，并取得不錯效果，提高了質量檢查效率，為柵格數據質量檢查提供了新的途徑。