基于FME的产业集聚区控制性详细规划数据格式转换应用研究

黄革勤 冯志立 刘钰莹

（1.新蔡县自然资源局，河南 新蔡 463500；2.河南理工大学，河南 焦作 454003；3.郑州智象测绘信息技术有限公司，河南 郑州 450003）

1 引言

城市规划是规范城市建设、城市土地合理开发利用、研究城市合理布局、维持城市可持续发展的综合统筹部署，是城市建设和管理的依据[1]。当前，在科技日益发展的环境下，针对技术落后、效率低等问题，传统的城市规划管理方式难以满足当前管理需求。

城市规划主要包括总体规划、控制性详细规划等。目前，我国城市测绘的基础成果一般是CAD 格式，这种格式主要以图面表达为主，要素间没有拓扑关系，且属性信息以拓展属性表达[2]。而GIS 可实现图形属性一体化，能对空间信息进行存储、建模、查询、辅助决策和集成管理[3]。实现CAD 格式数据与GIS 格式数据的准确、高效转换，成为急需解决的问题。因此，本文提出基于FME 空间数据转换系统进行CAD 规划数据向GIS 格式无损转换。

2 FME 介绍

FME（Feature Manipulate Engine，简称FME），是加拿大Safe Software 公司开发的一款用于空间数据和非空间数据加载、转换、集成、导出、共享的产品，它是完整的空间ETL 解决方案。该方案基于OpenGIS组织提出的新数据转换理念“语义转换”，通过在转换过程中提供重构数据的功能，实现了超过300 种空间数据格式（包括CAD、GIS、3D、BIM、栅格、点云等）的无损转换，为开展快速、高质量、多需求的数据转换应用提供了高效、可靠的手段[4]。

FME 产品主要功能模块包括：（1）FME Workbench，该模块使非常复杂的数据转换更加轻松容易，在保证转换质量的同时做到可视化定义原数据到目标数据的对应关系，还可以开展不同格式数据源的合并工作 ；（2）FME Universal Translator，该模块是FME 的旗舰产品，是一个独立运行且强大的数据转换程序，用户可轻松且精确地完成多种不同数据的转换和存储，以及复杂的数据处理过程；（3）FME Universal Viewer，该模块用于在上述模块工作前对需要转换的数据属性和图形进行快速浏览[5]。

3 技术应用流程

数据整合处理是国土空间规划的重要一环。国土空间规划数据整合处理技术将应用于各个市、县、乡镇国土空间规划，进一步推进国土空间规划向前发展。

国土空间规划数据整合的技术流程主要包括：（1）数据收集与整理。对现状数据、规划数据、管理数据、社会经济数据进行收集与整理，并将其分为图片格式数据、矢量格式数据、文本格式数据。（2）提取数据有用信息。图片格式数据与文本格式数据可直接提取有用信息，但是，矢量数据需要对各种格式的数据进行处理，其中，需要做针对性处理的就是DWG 格式数据。DWG 格式数据处理流程如图1 所示。

图1 DWG数据格式转换处理流程

3.1 数据转换

数据转换内容主要包括图像与属性在同一图层、图像与属性不在同一图层两个方面。转换方法主要使用FME 转换器。

FME 转换器是一个用来对要素进行重构的FME Workbench 对象，包含300 多个不同类型的变换器[6]。常见转换器及功能如表1 所示。

表1 常见FME转换器及功能

3.1.1 CAD 规划数据整理

在对数据转换前，需要对CAD 格式数据进行规范整理。CAD 规划数据的类型主要为文字注记、点、线、面填充，文字注记主要用于表达各种用地类型的名称，点主要表达地块使用性质，线用于表达交通类和控制线，面填充主要表达地类数据。因CAD 规划数据注重图面表达，规划过程中数据分层信息混乱，图层命名不规范，参考数据及规划过程中的临时数据仍保留在CAD 文件中等，这些会造成转换过程无法筛选和判断，且大量的无用数据会降低转换效率[7]。因此，根据规划信息的需要，对CAD 数据进行整理，规范图层命名和块图形名称、组合同类型数据图层、删除垃圾图层数据。

3.1.2 构建CAD 与GIS 对应关系

为保证数据转换之后的数据完整性和可识别性，FME 转换前需要建立从CAD 源文件到GIS 目标文件间的对应关系[8]。统一规范目标成果的图层划分、图层名称和数据结构后，建立CAD 与GIS 的对应关系，如表2 所示。

表2 CAD与GIS对应关系

3.1.3 建立FME 转换模板

CAD 源文件到GIS 目标文件间的对应关系建立完成后，需要建立FME 转换模板。FME 转换模板内容主要包括四个方面：

（1）CAD 数据读取。在FME 工作空间中，读取的数据格式选取CAD DWG 格式，参数设置包括：①实体以几何类型导入 ； ②块打散操作取消，保证配套设施及其扩展属性的完整性。在要素类型属性框中，暴露表1 中的属性信息，并应用到所有要素类型。

（2）GIS 数据的输出。选择输出数据格式、输出路径。在工作空间中添加所需的GIS 要素类，定义数据结构。

（3）添加转换器。转换器用于源数据与目标数据的映射，实现数据的结构和内容变换。① GeometryFilter（根据几何类型分离要素，如point、line）； ②TestFilter（ 通 过 特 定 条件把要素筛选到多个输出端口中，如以autocad_layer 为条件，将源数据按图层名称分类输出）；③GeometryCoercer（改变要素的几何类型，如polygon 转为line）；④PointOnAreaOver-layer（利用点面叠置，可将点属性和面属性分别输出到面输出端口和点输出端口）；⑤AttributeCreator 和AttributeCopier（把现有属性写入指定名称的新属性中）；⑥SubstringExtractor（从源属性中提取子字符串作为新的属性输出，如从地块编码属性提取编制单元和管理单元编号）。

（4）数据检查转换器。对转换数据进行图形和属性检查。

3.2 数据转换处理

通过转换模板转换和检查后的GIS 规划数据，无法通过程序自动修复的问题，在ArcGIS 中对存在的问题逐一修改，如面面相交、用地地块图形面积与指标面积不一致等[9]。

4 应用结果

4.1 FME 数据转换

数据转换根据图像与属性是否在同一图层进行分类转换。当图像与属性在同一图层时，在对规划数据进行预处理后（如弧线转多线段）采用FME2018 直接转换。而图像与属性不在同一图层的情况可分为属性属于CAD 中表格属性和在其他图层中的属性，其他图层中属性采用FME2018 转换后，在ArcGIS 中对数据进行转换后处理；CAD 中表格属性可通过两种方式转换：（1）CAD 内容有标准可依（如城乡规划用地分类），根据标准建立代码、类型、颜色对照表，用于连接CAD 图层名，便于后期配图。（2）利用CAD2018 以上版本，将表格输出pdf，转txt，导入Excel 表。最后利用FME2018 转换器将建立好的属性表连接到CAD 图像中，转成shp 格式。本文以周口市川汇产业集聚区控规数据为例，按照转换流程利用FME 对数据进行转换。转换流程部分示意图如图2 和图3 所示，转换前数据属性及转换结果如图4、图5 和图6 所示。

图2 数据输入

图3 数据输出

图4 转换前部分CAD数据显示

图5 转换后GIS规划图形

图6 转换后GIS规划图形属性

4.2 数据处理及图形整饰检核

使用FME 对数据转换后，需对转换结果中的点、线、面进行检查、修改。在点图层中作为设施符号点可逐渐建立设施符号库 ；作为线或面图层属性值的承载体，经空间连接后，将属性赋值给线图层和面图层；单独的地物点配图后直接显示。在面图层中，检查图像转换后有无变形，若无变形则选择重要字段，直接配图显示；如果变形较少，在ArcGIS 中加载CAD 图形，按照正确图像对面要素进行要素整饰；如果变形要素较多，在CAD 重新处理后再次转换；如果多次处理后仍有变形，则将其标记便于日后查找与改正。在线图层中，如果在CAD 中因图形不封闭等原因造成部分面要素转换后成了线要素，则需要通过合并、打断等操作将线要素封闭转成面要素。最后将整理好的数据投影于CGCS2000 坐标系以供使用。

数据检查修改完成后，根据规划土地类型建立属性表，以固定字段为数据进行配图。采用FontCreator创建字体与设施符号，利用字体库在ArcGIS 中建立适用于各规划的样式。最后将原始CAD 图像与处理并配图后的最终矢量图像加载到ArcGIS 中，检查图像是否一致、属性是否正确。

5 结论

规划数据是城市建设和管理的重要依据，随着科学技术的日益发展，CAD 格式数据已经难以满足工作需求，如何将CAD 格式数据无损、快速转换成现在规划管理常用的格式数据至关重要。本文采用FME 对周口市川汇区控制规划数据进行转换，完整保留了规划数据的图形和拓展属性，大大提高了城市规划相关工作的效率。