基于FME的產業集聚區控制性詳細規劃數據格式轉換應用研究

黃革勤 馮志立 劉鈺瑩

（1.新蔡縣自然資源局，河南 新蔡 463500；2.河南理工大學，河南 焦作 454003；3.鄭州智象測繪信息技術有限公司，河南 鄭州 450003）

1 引言

城市規劃是規范城市建設、城市土地合理開發利用、研究城市合理布局、維持城市可持續發展的綜合統籌部署，是城市建設和管理的依據[1]。當前，在科技日益發展的環境下，針對技術落后、效率低等問題，傳統的城市規劃管理方式難以滿足當前管理需求。

城市規劃主要包括總體規劃、控制性詳細規劃等。目前，我國城市測繪的基礎成果一般是CAD 格式，這種格式主要以圖面表達為主，要素間沒有拓撲關系，且屬性信息以拓展屬性表達[2]。而GIS 可實現圖形屬性一體化，能對空間信息進行存儲、建模、查詢、輔助決策和集成管理[3]。實現CAD 格式數據與GIS 格式數據的準確、高效轉換，成為急需解決的問題。因此，本文提出基于FME 空間數據轉換系統進行CAD 規劃數據向GIS 格式無損轉換。

2 FME 介紹

FME（Feature Manipulate Engine，簡稱FME），是加拿大Safe Software 公司開發的一款用于空間數據和非空間數據加載、轉換、集成、導出、共享的產品，它是完整的空間ETL 解決方案。該方案基于OpenGIS組織提出的新數據轉換理念“語義轉換”，通過在轉換過程中提供重構數據的功能，實現了超過300 種空間數據格式（包括CAD、GIS、3D、BIM、柵格、點云等）的無損轉換，為開展快速、高質量、多需求的數據轉換應用提供了高效、可靠的手段[4]。

FME 產品主要功能模塊包括：（1）FME Workbench，該模塊使非常復雜的數據轉換更加輕松容易，在保證轉換質量的同時做到可視化定義原數據到目標數據的對應關系，還可以開展不同格式數據源的合并工作 ；（2）FME Universal Translator，該模塊是FME 的旗艦產品，是一個獨立運行且強大的數據轉換程序，用戶可輕松且精確地完成多種不同數據的轉換和存儲，以及復雜的數據處理過程；（3）FME Universal Viewer，該模塊用于在上述模塊工作前對需要轉換的數據屬性和圖形進行快速瀏覽[5]。

3 技術應用流程

數據整合處理是國土空間規劃的重要一環。國土空間規劃數據整合處理技術將應用于各個市、縣、鄉鎮國土空間規劃，進一步推進國土空間規劃向前發展。

國土空間規劃數據整合的技術流程主要包括：（1）數據收集與整理。對現狀數據、規劃數據、管理數據、社會經濟數據進行收集與整理，并將其分為圖片格式數據、矢量格式數據、文本格式數據。（2）提取數據有用信息。圖片格式數據與文本格式數據可直接提取有用信息，但是，矢量數據需要對各種格式的數據進行處理，其中，需要做針對性處理的就是DWG 格式數據。DWG 格式數據處理流程如圖1 所示。

圖1 DWG數據格式轉換處理流程

3.1 數據轉換

數據轉換內容主要包括圖像與屬性在同一圖層、圖像與屬性不在同一圖層兩個方面。轉換方法主要使用FME 轉換器。

FME 轉換器是一個用來對要素進行重構的FME Workbench 對象，包含300 多個不同類型的變換器[6]。常見轉換器及功能如表1 所示。

表1 常見FME轉換器及功能

3.1.1 CAD 規劃數據整理

在對數據轉換前，需要對CAD 格式數據進行規范整理。CAD 規劃數據的類型主要為文字注記、點、線、面填充，文字注記主要用于表達各種用地類型的名稱，點主要表達地塊使用性質，線用于表達交通類和控制線，面填充主要表達地類數據。因CAD 規劃數據注重圖面表達，規劃過程中數據分層信息混亂，圖層命名不規范，參考數據及規劃過程中的臨時數據仍保留在CAD 文件中等，這些會造成轉換過程無法篩選和判斷，且大量的無用數據會降低轉換效率[7]。因此，根據規劃信息的需要，對CAD 數據進行整理，規范圖層命名和塊圖形名稱、組合同類型數據圖層、刪除垃圾圖層數據。

3.1.2 構建CAD 與GIS 對應關系

為保證數據轉換之后的數據完整性和可識別性，FME 轉換前需要建立從CAD 源文件到GIS 目標文件間的對應關系[8]。統一規范目標成果的圖層劃分、圖層名稱和數據結構后，建立CAD 與GIS 的對應關系，如表2 所示。

表2 CAD與GIS對應關系

3.1.3 建立FME 轉換模板

CAD 源文件到GIS 目標文件間的對應關系建立完成后，需要建立FME 轉換模板。FME 轉換模板內容主要包括四個方面：

（1）CAD 數據讀取。在FME 工作空間中，讀取的數據格式選取CAD DWG 格式，參數設置包括：①實體以幾何類型導入 ； ②塊打散操作取消，保證配套設施及其擴展屬性的完整性。在要素類型屬性框中，暴露表1 中的屬性信息，并應用到所有要素類型。

（2）GIS 數據的輸出。選擇輸出數據格式、輸出路徑。在工作空間中添加所需的GIS 要素類，定義數據結構。

（3）添加轉換器。轉換器用于源數據與目標數據的映射，實現數據的結構和內容變換。① GeometryFilter（根據幾何類型分離要素，如point、line）； ②TestFilter（ 通 過 特 定 條件把要素篩選到多個輸出端口中，如以autocad_layer 為條件，將源數據按圖層名稱分類輸出）；③GeometryCoercer（改變要素的幾何類型，如polygon 轉為line）；④PointOnAreaOver-layer（利用點面疊置，可將點屬性和面屬性分別輸出到面輸出端口和點輸出端口）；⑤AttributeCreator 和AttributeCopier（把現有屬性寫入指定名稱的新屬性中）；⑥SubstringExtractor（從源屬性中提取子字符串作為新的屬性輸出，如從地塊編碼屬性提取編制單元和管理單元編號）。

（4）數據檢查轉換器。對轉換數據進行圖形和屬性檢查。

3.2 數據轉換處理

通過轉換模板轉換和檢查后的GIS 規劃數據，無法通過程序自動修復的問題，在ArcGIS 中對存在的問題逐一修改，如面面相交、用地地塊圖形面積與指標面積不一致等[9]。

4 應用結果

4.1 FME 數據轉換

數據轉換根據圖像與屬性是否在同一圖層進行分類轉換。當圖像與屬性在同一圖層時，在對規劃數據進行預處理后（如弧線轉多線段）采用FME2018 直接轉換。而圖像與屬性不在同一圖層的情況可分為屬性屬于CAD 中表格屬性和在其他圖層中的屬性，其他圖層中屬性采用FME2018 轉換后，在ArcGIS 中對數據進行轉換后處理；CAD 中表格屬性可通過兩種方式轉換：（1）CAD 內容有標準可依（如城鄉規劃用地分類），根據標準建立代碼、類型、顏色對照表，用于連接CAD 圖層名，便于后期配圖。（2）利用CAD2018 以上版本，將表格輸出pdf，轉txt，導入Excel 表。最后利用FME2018 轉換器將建立好的屬性表連接到CAD 圖像中，轉成shp 格式。本文以周口市川匯產業集聚區控規數據為例，按照轉換流程利用FME 對數據進行轉換。轉換流程部分示意圖如圖2 和圖3 所示，轉換前數據屬性及轉換結果如圖4、圖5 和圖6 所示。

圖2 數據輸入

圖3 數據輸出

圖4 轉換前部分CAD數據顯示

圖5 轉換后GIS規劃圖形

圖6 轉換后GIS規劃圖形屬性

4.2 數據處理及圖形整飾檢核

使用FME 對數據轉換后，需對轉換結果中的點、線、面進行檢查、修改。在點圖層中作為設施符號點可逐漸建立設施符號庫 ；作為線或面圖層屬性值的承載體，經空間連接后，將屬性賦值給線圖層和面圖層；單獨的地物點配圖后直接顯示。在面圖層中，檢查圖像轉換后有無變形，若無變形則選擇重要字段，直接配圖顯示；如果變形較少，在ArcGIS 中加載CAD 圖形，按照正確圖像對面要素進行要素整飾；如果變形要素較多，在CAD 重新處理后再次轉換；如果多次處理后仍有變形，則將其標記便于日后查找與改正。在線圖層中，如果在CAD 中因圖形不封閉等原因造成部分面要素轉換后成了線要素，則需要通過合并、打斷等操作將線要素封閉轉成面要素。最后將整理好的數據投影于CGCS2000 坐標系以供使用。

數據檢查修改完成后，根據規劃土地類型建立屬性表，以固定字段為數據進行配圖。采用FontCreator創建字體與設施符號，利用字體庫在ArcGIS 中建立適用于各規劃的樣式。最后將原始CAD 圖像與處理并配圖后的最終矢量圖像加載到ArcGIS 中，檢查圖像是否一致、屬性是否正確。

5 結論

規劃數據是城市建設和管理的重要依據，隨著科學技術的日益發展，CAD 格式數據已經難以滿足工作需求，如何將CAD 格式數據無損、快速轉換成現在規劃管理常用的格式數據至關重要。本文采用FME 對周口市川匯區控制規劃數據進行轉換，完整保留了規劃數據的圖形和拓展屬性，大大提高了城市規劃相關工作的效率。