基于FME的多格式多基准坐标转换平台研究

张 黎，唐 辉，肖 勇，高 翔

（1.重庆市地理信息中心，重庆 401121）

基于FME的多格式多基准坐标转换平台研究

张 黎1，唐 辉1，肖 勇1，高 翔1

（1.重庆市地理信息中心，重庆 401121）

针对现阶段我国大批量、多种类测绘成果基准亟待统一的需求，研究了基于FME的多种数据类型坐标转换方案和技术，并开发了坐标转换平台；解决了多种常用数据存储文件全自动、高效率转换及数据安全中的关键问题，并通过对比实验验证了坐标转换平台的可靠性。

FME；多源数据；坐标转换平台

全国现有的坐标系较多，如1954北京坐标系、1980西安坐标系，各城市还建立了自己独立的城市坐标系。测绘生产常用的数据类型也是多种多样，如dwg数据、shp数据和遥感影像数据等。2008年，国家测绘局启用并全面推广了CGCS2000坐标系[1]，要求不同基准的测绘成果逐渐向CGCS2000坐标系转换。因此，将多种格式多种坐标系成果数据统一到CGCS2000坐标系成为了亟待解决的问题。

FME是加拿大Safe Software公司推出的一套完整的访问空间数据的解决方案[2]。其数据转换原理是语义转换，允许用户根据特殊需求在数据转换过程中重新构造数据，而不是以单一的格式输入数据[3-4]。本文开发了基于FME的多格式多基准坐标转换平台，重点解决了dwg、dxf、MapInfo、shp、tiff等多种数据存储文件的坐标转换问题，研制了多种格式成果在不同坐标系下相互转换的平台，有效满足了目前我国省、市、地区大量地理信息基础数据更新的迫切需求。

1 FME语义转换方法

传统转换方法可比作一个连接两个数据源的狭小通道，目的是提供一个简单直接访问外部数据的方法，该方法的基础是对细管两端有限的数据结构进行支持[5]。而FME语义转换则在多个方面与传统转换不同，从整体效果上来看，可大大减少提供者和用户所需的工作量，并可减少相关数据的管理费用[6]。

传统转换方法与FME语义转换方法的特点如表1所示。可以看出，与传统转换相比，FME强大的读写功能支持多种不同格式数据的输入，宽阔的转换管路为数据间相互转换提供了可能，丰富的函数库可为坐标转换提供相当全面的功能[7]。因此，本文开发了基于FME语义转换方法的坐标转换平台，实现了多格式多基准数据的坐标转换。

表1 传统转换方法与FME语义转换方法对比

2 坐标转换平台

2.1 FME坐标转换技术

基于FME可实现多格式的坐标转换。支持转换的软件模块主要包括参数键入模块和转换方法模块，具体包含：①FME支持的对多种数据格式的读写功能；②FME2012软件平台已有的转换器；③Pythoncaller转换器框架；④使用Python 语言开发的用于数据坐标转换的转换器；⑤利用FME 的参数发布功能等制作的FME数据坐标转换模板等。

坐标转换框架如图1所示。在此基础上，利用C#语言可以很方便地制作用户交互界面，用于选择源数据和目标数据路径；再以命令行方式执行包含所需参数的命令行语句，完成数据坐标转换。总体流程如图2所示。

用户登录系统后，通过VPN专网对用户信息进行验证，并检核待转数据。用户通过交互界面选择源坐标系和目标坐标系并设定输出的数据格式，满足转换条件的数据将通过封装的FME Transformer转换到目标坐标系下，并输出为预设格式。用户通过VPN专网下载转换后的数据。整个数据交换过程都在密级较高的VPN专网中进行，保证了国家对涉密成果的保密需求。

图1 FME坐标转换框架图

图2 交互界面下的总体流程图

2.2 多格式多基准数据坐标转换平台

基于FME的坐标转换平台支持多种坐标系的转换。不同坐标系下的输入数据，其区别仅在于坐标系参数的不同，如长半轴、扁率等，这些参数（常用的坐标系）均可逐一封装在参数模块中形成Transformer，用户只需在可视化的交互界面中选择Transformer中源数据及目标数据对应的坐标系和高程系，就可对应地设置这些参数，而无需手动嵌入每一个坐标系对应的参数。转换的方法和计算的坐标转换参数值，则直接封装在转换器中，用户无法获取这个转换器的内容，为转换参数的保密性提供了保障。

图3演示了在FME中对控制点和图形进行坐标转换的流程。通过转换器AffineWarper的Control端口输入控制点数据，Observed端口输入待转换数据，AffineWarper将纠正后的控制点通过Corrected端口输出，并将转换成果写入目标数据文件。同时，基于FME的坐标转换平台支持多源数据（如dwg、shp、img等）的坐标转换。其参数输入仍被封装为Transformer供用户在交互界面中选择，坐标转换器同样也被封装，区别仅在读取的数据源。

图3 控制点坐标转换技术流程图

2.3 平台技术特点

1）坐标转换成果集成：将现有的坐标变换公式、算法封装为FME Transformer，并能将其应用到FME模板中，对外发布为服务。

2）坐标成果格式检查：提供客户端独立运行的程序，用户自行对待提交坐标成果的有效范围、坐标系、坐标格式等信息进行检查。

3）坐标转换服务：坐标转换算法及参数采取离线方式，坐标成果的传输采取在线方式。在满足国家保密要求情况下，服务器能抓取内网传送的数据进行处理，并将结果反馈给用户。因此，坐标转换服务为离线方式，但用户体验应为在线方式，坐标转换系统界面如图4所示。

图4 坐标转换系统界面

4）支持多种不同类型数据的坐标转换：由于FME具有强大的读写功能，能支持上百种不同格式数据的写入和输出，而转换过程都是通过将定制参数、算法等封装为FME Transformer并发布为服务来实现的，因此FME坐标转换平台能支持上百种类型数据的坐标转换，各种不同格式图形转换界面如图5所示。

3 坐标转换算法验证

3.1 shp矢量图形转换

实验数据：现有某地区矢量地形图，该图有已知1980西安坐标系成果。在该图上获取某一建筑物4个角点的坐标（依次编号为1、2、3、4）；已计算该区域1980西安坐标系转换为CGCS2000坐标系的平面四参数。实验步骤为：

1）记录点1、2、3、4的已知成果（1980西安坐标系），利用已有平面四参数模型的转换参数，采取传统坐标转换软件Coord计算这4点转换到CGCS2000坐标系下的成果，如表2所示。

2）采用同样的转换参数，利用FME坐标转换平台将shp图形文件转换到CGCS2000坐标系下，并在ArcGIS中提取转换后shp文件中特征点1、2、3、4的坐标，如表2所示。

3）比较传统坐标转换软件和FME坐标转换平台转换后的坐标较差，检验转换结果是否一致。

从表2可以看出，传统坐标转换软件转换后的特征点坐标，与FME坐标转换平台对shp图形文件进行转换后提取的特征点坐标保持一致，说明FME坐标转换平台对shp图形文件的坐标转换结果完全正确。

图5 图形转换界面

表2 转换后的shp文件上特征点坐标对比/ m

3.2 img影像图转换

实验数据：现有某地区遥感影像图，该图有已知1980西安坐标系成果，在该图范围内均匀选取若干个较为明显的建筑物勾绘边线，构成矢量图，命名为“Outline.shp”。实验步骤为：

1）将“Outline.shp”按照§3.1的转换方法转换到CGCS2000坐标系下。

2） 在FME坐标转换平台上将该影像利用同样转换参数转换到CGCS2000坐标系下。

3）在ArcGIS中加载转换后的结果，影像图作为底图，“Outline.shp”位于底图之上，比较两个图层的套合情况，结果如图6所示。

从图6可以看出，转换后的建筑物边线shp与img影像能完全套合，由于shp矢量图形转换结果精度可靠，因此可以判定，FME坐标转换平台对img图像转换结果正确且可靠。

图6 转换后的img影像与建筑物边线shp图像对比

4 结 语

本文研究了基于FME多格式多基准坐标转换平台的转换方法和平台特色，并以某地区1980西安坐标系下图像数据转换至CGCS2000坐标系为例，分别对转换后的shp图像和img图像进行了验证，实验结果表明该软件能准确无误地进行shp图像和img影像的转换工作。

[1] 陈俊勇.中国现代大地基准：中国大地坐标系统2000(CGCS2000)及其框架[J].测绘学报,2008,37(3)：269-271

[2] 李瑞霞,杨敏,邓喀中.基于FME的GIS到CAD数据“无损”转换[J].测绘通报,2009(5)：55-59

[3] 徐景中,朱大明.基于FME的空间数据语义转换技术的应用[J].昆明理工大学学报(理工版),2005(2)：11-14

[4] 谢梓威,范冲,王东亮,等.基于FME Object的多源数据坐标转换关键技术实现[J].测绘与空间地理信息,2016(1)：190-192,197

[5] 任俊儒.基于FME的GIS数据处理研究[D].北京：中国地质大学,2015

[6] 李帅,王丹,赵丽娜.基于FME的国家基本比例尺图幅坐标系转换研究[J].测绘与空间地理信息,2016(4)：207-208,211

[7] 王小华.ArcGIS平台矢量数据高精度坐标转换实现方法[J].测绘与空间地理信息,2012(9)：90-91,94

P226+.3

B

1672-4623（2017）05-0060-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.0051.9

张黎，硕士研究生，主要研究方向为GNSS全球导航定位系统及测绘成果质量检查与验收。

2016-12-07。

项目来源：2016年国家基础测绘科技计划资助项目（2016KJ0303）。