基于的土地管理数据共享

6.3.4　基于FME的土地管理数据共享

传统的数据转换是基于数据结构的转换，是面向特定的数据结构和数据格式，在了解数据结构的基础上，提供一种对数据集简单、直接的数据访问。整个转换过程是基于最低数据转换标准的，只是对两种数据模型的公共要素的转换;而且，由于缺乏对空间对象的统一描述，描述空间对象所采用的数据模型不同，因而转换后不能准确地表达原数据的信息，经常造成一些信息丢失及语义歧义等问题。

语义转换是OpenGIS协会于1996年提出的一个术语，允许用户在数据转换过程中重新构造数据，用户可以根据其特殊需求，提取相同数据源的不同层面和内容，而不是以单一格式输入数据。

语义转换是基于语义层次上的空间数据转换，它除了结构的转换外，更重要的是对语义数据模型的转换和操作。语义转换与传统数据转换相比有着很大的不同，如图6-25所示。

图6-25　语义转换概念模型

通过语义转换把两个数据集连接起来，数据转换双方可以自由地进行数据的转换与共享，其主要特点是:

①定义了数据集间的相互映射(Mapping);

②使用要素(Feature)操作语言;

③允许转换方案的重定义;

④提供查找、复杂计算的函数;

⑤提供从原始数据生成过程数据的方法。

要素操作引擎(Feature Manipulation Engine，FME)是一直致力于建立无缝数据转换研究的加拿大的SAFE(Safe Software)公司在继1993年Spatial ETL(Extract Transform Load)之后推出的要素操作引擎。该引擎基于OpenGIS提出的新的数据转换概念“语义映射”，通过在转换过程中重新构造数据结构的功能，实现了100多种不同数据格式/数据模型间的相互转换。

1.FME核心模块

FME有8个不同的套件版本，支持4400多种坐标系统，它们包括各种投影、椭球体和水准面参数及100多种数据格式。每个套件版本都包括三个核心组成部分:

(1)FME Universal Translator(通用转换器)。它支持数据的拖放，使用户可以很容易地实现数据的格式转换并存储成120多种包括一系列OGC标准格式的不同格式，是进行简单、快速、高效转换的最佳途径;

(2)FME Workbench(工作台)。它提供了自定义数据转换过程的图形化数据流编辑环境，使极其复杂的数据处理任务变得简单;另外，还具有给要素添加属性值的功能，可以删除其属性值，也可以改变其几何形状;

(3)FME Universal Viewer(通用浏览器)。可以快速浏览各种格式数据，包括其中每个图形元素的全部资料，从而可以在转换前预览要转换的数据的属性和图形信息，并可以在当前窗口内显示不同格式的多种数据集。

2.语义映射

FME不再将数据转换看做是从一种格式到另一种格式的变换，而是通过提供语义映射文件，在数据转换过程中对数据模型进行重构，从而将数据处理为所需要的表达方式。要素从原始系统到目标系统的变换完全由语义映射文件中指定的规则所控制，通过对输入输出数据的重新定义，不仅可以实现不同输入数据间的相互转换，而且可以实现将不同输入文件的全部数据或者部分数据转换为目标系统文件(见图6-26)。

在FME系统中，实现了语义映射规则高度的、双向的定制，因此，传统数据转换模型中潜在的信息丢失问题被如何更好地扩展信息内容，如何更好地满足用户的需求所替代。转换者只需了解输入数据的实际描述和输出数据希望达到的要求就可以完成数据转换过程，较好地解决了以往基于数据格式的数据转换中存在的问题。

图6-26　FME语义转换逻辑图

3.语义映射的实现

语义映射通过函数(Functions)、分类机(Factories)和转换器(Transformer)来实现。

函数能够在转换的同时对要素执行特定算法的操作，从而增强了FME的转换功能;此外，FME提供了现有的大多数GIS和ETL应用软件直接调用函数的功能。分类机使得FME可以对要素集合进行处理。函数和分类机都是在FME的语义映射文件中用来对某一要素进行空间信息和属性信息的操作。转换器是建立在FME的函数和分类机的技术基础上，所有FME的处理工具被打包在转换器中。

语义数据转换比传统的数据转换方法具有更强大的功能和灵活性，使数据在众多格式间更加容易转换，而且转换的数据具有较高的数据质量，转换后的数据经过少量处理或不用处理就可以达到预期的效果。

但是，目前利用FME的语义数据转换也具有一些缺陷。①属性数据问题:有的GIS软件的数据格式中属性数据是以文件的方式和图形数据存放在一起，有的属性数据则存放在专业数据库中(如MapInfo的.tab格式)，由于文件和数据库，以及各数据库之间所支持的数据类型不一致，所以属性数据也会有所丢失;②拓扑关系:当从支持拓扑关系的数据格式向不支持拓扑关系的数据格式转入数据时，必须打散拓扑关系，拓扑关系丢失，当从不支持拓扑的数据格式向支持拓扑的数据格式转入数据时，不能重新建立拓扑关系;③符号:由于各个GIS系统对符号的表示方法各异，在数据转换过程中，符号的转换需要做事先处理。

4.基于FME的数据共享模式

(1)基于单机或C/S结构的多元数据访问与应用

FME专门针对国际上比较通用的平台包括ArcGIS、GeoMedia、MapInfo等提供了一系列接口，可以将FME读取多种数据模型的功能嵌入到应用系统中，从而实现多元数据的访问，见图6-27。

当应用系统打开某种数据源时，启动FME组件，组件通过转换配置文件读取相应的数据;然后，FME Objects会根据数据转换配置将数据在内存中转换为应用系统GIS平台所支持的数据格式和模型;最后，应用系统对内存中的数据进行处理，如查询、统计、分析、编辑等，保存为原来数据格式时，系统重新启动FME Objects，直接在内存中将数据根据转换配置写入原数据中。

图6-27　基于C/S结构的多元数据访问

(2)基于Web方式的数据分发

通过Web方式浏览一种或多种格式数据源，并可以选择数据源中的任意图层、任意范围等下载为任意格式或投影的数据，逻辑流程见图6-28。

图6-28　基于Web方式的数据分发的逻辑流程图

图6-28中，FME Server负责数据的访问、转换、裁剪处理;QServer负责多任务调配处理，它收到Server发送的请求后，会判断哪个FME Server处于空闲状态，并将数据访问和处理任务交由该FME Server处理;Process Monitor是处理监视器，主要监控FME Server访问、处理状态，以便用户能够对处理过程中的故障进行查询、分析和排除;最后，经过转换后的数据会自动存储到服务器端的存储设备上，并向客户端返回一个URL地址，用户通过点击该地址下载该数据。

(3)基于FME Server和WebGIS Server的分布式多元数据访问

将FME Server和WebGIS Server分布在多台服务器上，由Web Application根据请求决定向哪个分布节点上的WebGIS Server发送请求，WebGIS Server再到相对应的FME Server上执行数据读取操作，然后客户端显示结果(见图6-29)。

图6-29　基于FME Server和WebGIS Server的分布式多元数据访问