張 溪，朱 熙，謝艾伶

（1.國家測繪地理信息局 重慶測繪院，重慶 400015）

基于FME Server的地理國情信息整合發(fā)布技術(shù)

張 溪1，朱 熙1，謝艾伶1

（1.國家測繪地理信息局 重慶測繪院，重慶 400015）

以FME Server、ArcGIS、Flex、 ENVI for ArcGIS為技術(shù)手段，基于試點應(yīng)用項目，開展了地理國情信息的分析整合、變化檢測、統(tǒng)計分析與發(fā)布展示等研究，為今后地理國情監(jiān)測項目的順利開展提供可行性方案和技術(shù)保障。

地理國情監(jiān)測；FME Server；信息整合；變化檢測；發(fā)布

1 研究概述

地理國情監(jiān)測涉及到多源數(shù)據(jù)整合、海量數(shù)據(jù)處理以及信息快速發(fā)布等關(guān)鍵技術(shù)[1]。這些關(guān)鍵技術(shù)目前國內(nèi)還沒有一個統(tǒng)一的解決方案，而單一GIS平臺、遙感處理平臺都無法完全滿足要求。本研究以FME Server、ArcGIS、Flex、 ENVI for ArcGIS作為技術(shù)手段，通過基于FME Server的多源異構(gòu)地理國情信息的分析整合、基于交叉相關(guān)分析法和變化向量分析法的影像變化檢測、地理國情監(jiān)測信息統(tǒng)計分析與發(fā)布展示技術(shù)等，總結(jié)一整套基于FME Server的地理國情信息提取、整合、發(fā)布等關(guān)鍵技術(shù)流程方案，完成萬州中心城區(qū)城鎮(zhèn)化監(jiān)測的應(yīng)用試點項目，并積累地理國情監(jiān)測應(yīng)用經(jīng)驗，有望為今后地理國情監(jiān)測項目的順利開展提供可行性方案和技術(shù)保障。

圖1 總體技術(shù)路線圖

2 關(guān)鍵技術(shù)及其實現(xiàn)途徑

2.1 總體技術(shù)路線

采用萬州基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)以及多源多時相遙感數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，以FME Server、ArcGIS 等作為技術(shù)手段，通過技術(shù)方法試驗、集成式系統(tǒng)平臺建設(shè)、監(jiān)測試點應(yīng)用等工作，為開拓地理國情監(jiān)測項目服務(wù)。

技術(shù)路線如圖1所示。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)及其實現(xiàn)途徑

2.2.1 基于FME Server的國情信息提取整合平臺構(gòu)建技術(shù)

創(chuàng)建FME方案，對不同來源的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和各式各樣的專題數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)源分析、數(shù)據(jù)預(yù)處理工作；在FME Server后臺調(diào)用FME方案實現(xiàn)多源基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)等海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換整合、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)共享展示，進行地理國情信息整合的快速處理。

涉及的關(guān)鍵技術(shù)有Java Servlet、Flex、FME Server 等。具體實現(xiàn)過程：

1）前臺用戶上傳數(shù)據(jù)后，選擇已發(fā)布到FME Server上的FME方案進行處理，平臺利用Java Servlet接收前臺Flex上傳的數(shù)據(jù)保存至服務(wù)器。

2）后臺獲取調(diào)用FME方案的參數(shù)（上傳路徑、FME方案名稱、其他特殊參數(shù)）；通過FME Server Api for Java調(diào)用FME方案，對上傳數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，對數(shù)據(jù)進行入庫操作。

3）使用BlazeDS工具與前臺進行交互，獲取前臺傳遞信息，傳遞信息至前臺。執(zhí)行完成后，Java操作CMD命令行使用Winrar對結(jié)果進行壓縮打包，返回結(jié)果數(shù)據(jù)下載地址至前臺，提供前臺用戶下載結(jié)果。此外還可實現(xiàn)連接數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)等操作。

2.2.2 基于交叉相關(guān)分析法和變化向量分析法的變化檢測技術(shù)

考慮到變化檢測所用數(shù)據(jù)源不同，本研究選取了交叉相關(guān)分析法和基于主成分變換的變化向量分析法2種方法，分別針對矢量對影像和不同時相的影像進行變化檢測。

本部分變化檢測的實現(xiàn)是基于ENVI /IDL二次開發(fā)模式，實現(xiàn)影像、矢量的讀取，并將變化區(qū)域結(jié)果存儲為ArcGIS的shp格式。然后掩膜獲取變化區(qū)域影像，通過監(jiān)督分類程序?qū)ζ涞匚镞M行類別的判定。

2.2.3 基于FME Server集成式系統(tǒng)平臺構(gòu)建技術(shù)

基于FME Server集成式系統(tǒng)平臺包括時空數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)運行系統(tǒng)及信息發(fā)布平臺建設(shè)。

時空數(shù)據(jù)庫包括本底數(shù)據(jù)庫和監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，分為矢量要素數(shù)據(jù)集和柵格數(shù)據(jù)集2部分，通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫Oracle和ArcSDE引擎相結(jié)合的技術(shù)，可以統(tǒng)一存儲管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。

業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)構(gòu)架主要由應(yīng)用層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層3部分構(gòu)成。應(yīng)用層通過Flex實現(xiàn)，主要用于客戶端各功能模塊的界面操作，如變化檢測結(jié)果的展示及下載，統(tǒng)計分析結(jié)果的展示等。服務(wù)層依托于FME Server、ArcGIS Server 與ENVI for ArcGIS Server技術(shù)，F(xiàn)ME Server用于管理FME方案，實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換整合、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)共享展示、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析等；ArcGIS Server用于實現(xiàn)地圖服務(wù)與影像服務(wù)功能以及服務(wù)發(fā)布等；ENVI for ArcGIS Server技術(shù)用于實現(xiàn)變化檢測。數(shù)據(jù)庫管理層采用基于Oracle和 ArcSDE的一體化存儲方式管理矢量和影像數(shù)據(jù)。

圖2 城鎮(zhèn)化監(jiān)測技術(shù)路線圖

3 城鎮(zhèn)化建設(shè)進程監(jiān)測試點應(yīng)用

3.1 技術(shù)路線

試點項目是以萬州中心城區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)進程監(jiān)測為例，依托數(shù)字萬州地理空間框架地理信息公共服務(wù)平臺，在FME Server的集成式系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)上進行設(shè)計。系統(tǒng)的構(gòu)建以數(shù)據(jù)收集、確定數(shù)據(jù)源為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)處理分析功能和業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)的建設(shè)同步進行，最后基于本地數(shù)據(jù)庫和監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，發(fā)布和展示監(jiān)測成果，完成城鎮(zhèn)化建設(shè)進程監(jiān)測的試點應(yīng)用。城鎮(zhèn)化建設(shè)進程監(jiān)測試點應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)路線如圖2所示。

3.2 數(shù)據(jù)源選取

1）影像數(shù)據(jù)。選取包含萬州區(qū)中心城區(qū)的2003 年15 m 分辨率ETM影像和2012年5 m 分辨率的Rapideye影像，時相以秋季為主。該部分數(shù)據(jù)作為萬州中心城區(qū)邊界變化檢測的數(shù)據(jù)源。

2）矢量數(shù)據(jù)。以覆蓋萬州區(qū)中心城區(qū)的基礎(chǔ)測繪成果數(shù)字化地形圖為數(shù)據(jù)源，包括 1∶2 000的dwg 格式 DLG 成果，坐標系統(tǒng)為萬州獨立坐標系，1∶ 10 000的dgn 格式 DLG 成果，其坐標系統(tǒng)為西安 1980 坐標系，DLG 成果數(shù)據(jù)的生產(chǎn)時間為2003年。該部分數(shù)據(jù)作為早期的主要土地利用類型數(shù)據(jù)源。

3.3 功能實現(xiàn)及監(jiān)測結(jié)果

平臺主要實現(xiàn)5個主要功能：數(shù)據(jù)提取整合、土地利用監(jiān)測、城市建成區(qū)監(jiān)測、城市路網(wǎng)監(jiān)測、專題統(tǒng)計，如圖3所示。

圖3 集成化平臺示意圖

1）數(shù)據(jù)提取整合。結(jié)合城鎮(zhèn)化監(jiān)測內(nèi)容及收集數(shù)據(jù)的實際情況，主要處理2003年土地利用類型的dwg數(shù)據(jù)，處理后的矢量數(shù)據(jù)作為變化檢測的第一期數(shù)據(jù)源；2003年規(guī)劃數(shù)據(jù)中的路網(wǎng)數(shù)據(jù)，處理后的矢量數(shù)據(jù)作為道路變化檢測的第一期數(shù)據(jù)源。

2）土地利用監(jiān)測。通過對兩期城鎮(zhèn)用地、植被、水系和道路等重要土地利用分類要素的對比分析，展示萬州中心城區(qū)近10 a來土地利用變化情況，并進行統(tǒng)計分析，獲得變化的統(tǒng)計圖表和監(jiān)測報告。結(jié)果表明，2000～2012年，城鎮(zhèn)用地增加了37%，植被減少了27%，水系減少了10%。

3）城市建成區(qū)監(jiān)測。利用不同時相的兩景影像數(shù)據(jù)對城市建成區(qū)進行對比，使用閃爍、卷簾等方式展示建成區(qū)的面積變化以及邊界的變化情況，并使用統(tǒng)計圖表對增加、減少的圖斑面積進行直觀展示。結(jié)果表明，中心建成區(qū)增加了20%。

4）城市路網(wǎng)監(jiān)測。利用不同時相的兩景影像數(shù)據(jù)中城區(qū)內(nèi)的交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，利用統(tǒng)計圖表展示交通路網(wǎng)的布局發(fā)展、道路長度、路網(wǎng)密度等指標的變化信息。結(jié)果表明，路網(wǎng)密度增加了12%。

5）專題統(tǒng)計。利用獲得的城市擴張的各項發(fā)展變化信息，包括重要土地利用類型的變化、中心城區(qū)的建成區(qū)變化、交通路網(wǎng)的布局發(fā)展、道路長度、路網(wǎng)密度變化，結(jié)合行政區(qū)劃單元統(tǒng)計分析人口、經(jīng)濟方面等變化信息，綜合分析城市擴張時空特征，預(yù)測城市擴張方向、規(guī)模和趨勢等。城市整體擴張趨勢呈東南方向。

4 結(jié) 語

本項目實現(xiàn)了基礎(chǔ)地理信息及專題數(shù)據(jù)的提取整合，同時搭建了基于FME Server的B/S結(jié)構(gòu)的國情信息提取整合子系統(tǒng)，實現(xiàn)地理國情信息整合的處理快速化、操作簡單化、工藝流程化。利用變化檢測程序可實現(xiàn)重要要素的快速監(jiān)測，使今后開展批量地理國情變化信息的生產(chǎn)成為可能，有利于提高地理國情信息項目生產(chǎn)的效率。

[1] 武琛.地理國情監(jiān)測內(nèi)容分類與指標體系構(gòu)建方法研究 [D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學,2012

[2] 北京世紀安圖數(shù)碼科技發(fā)展有限責任公司.FME技術(shù)白皮書[Z].北京:北京世紀安圖數(shù)碼科技發(fā)展有限責任公司，2009

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B

1672-4623（2015）03-0009-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.003

張溪，博士，工程師，主要從事地理國情監(jiān)測、信息化測繪體系建設(shè)等工作。

2015-01-04。

項目來源：2012年度國家測繪地理信息局科技發(fā)展計劃資助項目。