2020FME博客大赛——管道沿线地表覆盖数据统计

远方~ · 发表于 2020-12-22 14:30

作者：谭秋霞

单位：廊坊管道局设计院

1.项目背景

随着管道数字化、智能化的逐步深入、管道数字化恢复的全面开展以及管道智能化的需求，对于管道沿线基础地理信息数据的需求范围和类型也在急剧增加。目前管道数字化设计对于空间数据的需求量越来越大。为了提高管道设计可靠性，在项目前期阶段就需要大量、丰富的空间数据，例如在可研和初设阶段需要大范围的基础地理信息和地质环境信息来辅助设计。通常这一阶段的项目对于数据的精度要求不高，但需要空间覆盖范围大，同时工期通常非常紧张，不便于开展大量的实地数据采集工作。

管道线路建设过程中需要对沿线作业带范围的植被进行清空，因此在选线设计过程中需考虑植被覆盖情况，对于一些环境敏感区、森林水体等特殊区域需要进行保护避让，计算水土保持植物恢复以及地表经济作物赔付，因此管道沿线两侧的地表覆盖数据对项目前期优化选线、管道建设的施工过程以及管道建成后的运行、维护等具有重要意义，因此获取油气管道沿线两侧一定范围内地表覆盖情况为优化选线方案提供数据基础。

目前国家地理全国地理信息资源目录服务系统提供全球地表覆盖数据，数据格式为tif影像（图1所示），因此需把影像数据转化为可以为设计人员直观读取的数据，下载影像为分幅的tif格式，运用传统方法无法快速有效的提取管道中线范围所覆盖的影像，因此用FME流程实现该过程。

图1 地表植被覆盖tif数据

2.技术路线

线路设计人员通过GoogleEarth初步确定路由，为优化选线方案，需要计算管道两侧的植被覆盖情况，原始tif格式影像无法直接获取不同覆盖类型的面积，通过FME工具将路线转为shp格式，裁剪出对应部分的tif数据，将栅格数据转化为矢量数据并进行面积计算，然后分类输出统计面积。

2.1 中线数据处理

线路设计专业的中线点数据为excel格式，通过VertexCreator转化器进行节点创建，通过LineBuilder转换器把中线点连成线，因为后期需要进行面积统计计算，需要通过Reprojector设置投影坐标信息，需要统计计算线路两侧一定范围的地表覆盖情况，因此通过Bufferer转换器做管线两侧2公里缓冲区。具体流程图2所示。

图2管道中线数据预处理

在整个管道建设全过程，关注的管线两侧范围大小不同，该处理过程中Bufferer转换器解决了管线两侧一定范围的要求，把缓冲距离设置为发布参数，在程序运行过程中，只需要根据需求不同填写缓冲范围，本次示例以2公里为例。

将Reprogector转换器的投影信息选择设为发布参数，因此非专业人员在程序运行时不需要改动程序，只需要输入坐标信息代码即可。

2.2栅格数据与中线数据进行裁剪分析

地表覆盖数据为栅格格式，该数据从全国地理信息资源目录服务系统30米全球地表覆盖数据获取，数据为栅格数据分辨率为30米，大地基准为WGS84，高程基准为EGM96，坐标信息为UTM投影。下载数据按照经纬度将全国数据分为57幅影像，需要将栅格数据与中线数据进行投影，因此栅格数据输入后进行Reprojector转换器，此处与中线投影方式信息相同，两处投影都设为同一个发布参数。经投影后的栅格数据与中线数据进行Clipper转换器裁剪，获取管线两侧2km范围内的栅格数据，原始栅格数据存在无效数据，通过RasterBandNodataSetter转换器把无效数据过滤，通过RasterToPolygonCoercer转换器根据band值创建矢量多边形，矢量数据保持原有栅格得band值并将其赋值为gridcode，根据30米全球地表覆盖数据的产品说明（表1）将矢量数据的gridcode值通过FeatureMerger转换器不同得赋值进行赋予类型。流程参见图3。

表1 30米全球地表覆盖数据的类型赋值及颜色配置表

类型	赋值	颜色
类型	赋值	R	G	B
耕地	10	250	160	255
森林	20	0	100	0
草地	30	100	255	0
灌木地	40	0	255	120
湿地	50	0	100	255
水体	60	0	0	255
苔原	70	100	100	50
人造地表	80	255	0	0
裸地	90	190	190	190
冰川和永久积雪	100	200	240	255
海域	255	0	200	255
无数据区	0	0	0	0

图3 栅格数据与中线数据裁剪分析

该处理实现的重要转换器为过程通过RasterToPolygonCoercer转换器，把具有相同band值得连续像素输出为一个多边形，并且通过参数设置不提取无效数据，设置输出得多边形数据保持原始得band值，属性存储为gridcode。

因为原始得数据band值仅为数字代码，统计结果不方便设计人员使用，根据数据说明把代码值转换为实际类型，如代码10为耕地，通过FeatureMerger转换器requestor为栅格转换得矢量多边形，supplier为地表覆盖数据说明中得表格（表1），通过这个转换器把代码匹配为实际类型，因为地表覆盖数据说明后期不需要修改，将该表格数据参数定义为私有参数，程序运行过程中无需改动。

2.3统计汇总

将裁剪分析后的数据通过GeometryValidator转换器进行拓扑检查，是否存在重叠以及自相交的错误，无错误的数据通过AreaCalculator转换器进行面积计算并将矢量数据进行输出，通过StatisticsCalculator转换器对数据进行分类汇总统计，输出不同类型数据的最大值最小值以及和等信息。