多源異構(gòu)的城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)整理研究

曹健，金鑫，余曉波

(1.大連市勘察測繪研究院有限公司，遼寧大連 116021;2.武漢市測繪研究院，湖北武漢 430022)

1 背景

城鎮(zhèn)地籍調(diào)查是在充分利用已有資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)土地調(diào)查的相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)查清楚項(xiàng)目區(qū)宗地的權(quán)屬、土地利用等信息，進(jìn)行地籍測量、地籍圖繪制、面積量算等工作，最后建立城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫［2］。所以在項(xiàng)目開展的過程中，會產(chǎn)生大量的多源異構(gòu)的城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù):已有的資料中包括宗地及土地利用相關(guān)信息數(shù)據(jù)(GIS格式或CAD格式)、現(xiàn)勢性強(qiáng)的地形圖數(shù)據(jù)(GIS格式或者CAD格式)、現(xiàn)勢性強(qiáng)的影像圖數(shù)據(jù)(Tiff格式或Jepg等)、登記發(fā)證數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)表格式或者紙質(zhì)文檔)等;實(shí)地調(diào)查過程中的宗地?cái)?shù)據(jù)(紙質(zhì)地籍調(diào)查表及CAD格式的宗地?cái)?shù)據(jù))、地形圖數(shù)據(jù)(CAD格式)。這些數(shù)據(jù)在整理的過程中可以歸納為三類數(shù)據(jù)，即空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、事物數(shù)據(jù)［3］。空間數(shù)據(jù)是指與空間地理位置相關(guān)的宗地、地類圖斑、界址點(diǎn)等地籍相關(guān)數(shù)據(jù)，房屋、測量控制點(diǎn)、行政區(qū)界線等地形相關(guān)數(shù)據(jù);屬性數(shù)據(jù)主要包括地籍調(diào)查表、權(quán)利人信息、權(quán)屬調(diào)查記事、界址標(biāo)示表、指界表、土地抵押信息、他項(xiàng)權(quán)利信息等;事務(wù)數(shù)據(jù)主要包括辦公過程中形成的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，比如各種掃描件，審批流程信息等。

這些大量的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行整合，需要解決多源坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整合、異構(gòu)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的屬性及拓?fù)潢P(guān)系處理以及數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查等問題，形成符合文獻(xiàn)［1］要求的數(shù)據(jù)。城鎮(zhèn)地籍調(diào)查項(xiàng)目時(shí)間緊、任務(wù)重，急需數(shù)據(jù)整理的高效率解決方案。基于此，筆者在Visual Studio開發(fā)環(huán)境下，基于ArcGIS Engine、AutoCAD、Microsoft Excel等二次開發(fā)平臺，完成了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的整合方案。

2 設(shè)計(jì)思路及整體框架

該方案主要包括4部分，即多源坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整合、異構(gòu)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)屬性及拓?fù)潢P(guān)系處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及入庫。整體框架圖如圖1所示:

圖1 多源異構(gòu)城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)整理整體框架圖

多源坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整合:將ArcGIS格式及AutoCAD格式數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，達(dá)到整合多源坐標(biāo)系統(tǒng)地籍?dāng)?shù)據(jù)的目的。

異構(gòu)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換:在Visual Stutio中，基于ArcGIS Engine開發(fā)平臺通過將AutoCAD格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Arc-GIS格式數(shù)據(jù)，并且對需要構(gòu)面的要素進(jìn)行構(gòu)面處理。

數(shù)據(jù)屬性及拓?fù)潢P(guān)系處理:在Visual Stutio中，基于ArcGIS Engine、Microsoft Excel開發(fā)平臺對GIS數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系建立、接邊處理、圖形與屬性掛接等工作。

數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查:在 Visual Stutio中，基于 ArcGIS Engine、Microsoft Excel開發(fā)平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，并將其中的錯誤返給作業(yè)員便于及時(shí)修改，保證入庫成果的質(zhì)量。

3 方案實(shí)踐

3.1 多源坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整合

圖2 多源異構(gòu)城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)整理流程圖

(1)解求七參數(shù)

七參數(shù)，即兩個空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)換的參數(shù)，包括3個坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角、3個坐標(biāo)增量和1個尺度因子。解求七參數(shù)，需要至少已知3個以上同名公共點(diǎn)在源坐標(biāo)系以及目標(biāo)坐標(biāo)系下的空間直角坐標(biāo)(X，Y，Z)。通過嚴(yán)密平差法，來獲得兩個空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)換的七參數(shù)［4］。坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的精度，完全取決于七參數(shù)的精度，在解求七參數(shù)時(shí)需要進(jìn)行嚴(yán)格的迭代、驗(yàn)證。

(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

AutoCAD格式數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換:在Visual Studio中，利用AuotoCAD的類庫，讀取數(shù)據(jù)，遍歷數(shù)據(jù)中的每一個對象，獲得其坐標(biāo)串，利用七參數(shù)將對象的坐標(biāo)串按照式(1)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，求得在目標(biāo)坐標(biāo)系統(tǒng)下的坐標(biāo)串，將此對象的坐標(biāo)串信息修改為目標(biāo)坐標(biāo)系統(tǒng)下的坐標(biāo)串，即可完成數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。

ArcGIS格式數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換:利用AutoCAD格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的思路可以完成ArcGIS格式數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。當(dāng)然也可以利用現(xiàn)成的工具:ArcToolbox提供了一種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式，先建立自定義地理坐標(biāo)變換，設(shè)置兩套坐標(biāo)系統(tǒng)的參數(shù)及轉(zhuǎn)換參數(shù)，自定義坐標(biāo)變化方法選擇COORDINATE_FRAME，然后就可以進(jìn)行矢量和柵格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換了。

3.2 異構(gòu)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

(1)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

在ArcGIS Engine中，可以利用CadWorkspaceFactory，也可以加載AutoCAD的類庫來讀取AutoCAD數(shù)據(jù)，然后利用 ArcGIS Engine的 CreateFeature方法［5］，完成異構(gòu)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。

(2)要素構(gòu)面

對需要構(gòu)面的要素如宗地、地類圖斑、綠地、房屋等，利用ArcGIS Engine平臺進(jìn)行構(gòu)面處理。在ArcGIS Engine中，構(gòu)面有兩種方式:已知首尾閉合的點(diǎn)的集合，這種情況采用IPointCollection接口，將其初始化成為PolygonClass對象，將點(diǎn)的集合添加到該IPointCollection中，即可生成面狀圖形;已有多條線，利用多條線進(jìn)行構(gòu)面，這種情況需要采用 ConstructPolygons-FromFeatures方法來完成。在生產(chǎn)過程中，需根據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)際情況進(jìn)行靈活選擇。

3.3 數(shù)據(jù)的屬性及拓?fù)潢P(guān)系處理

(1)拓?fù)潢P(guān)系建立

地籍?dāng)?shù)據(jù)存在嚴(yán)格的拓?fù)潢P(guān)系，比如界址點(diǎn)在界址線上、宗地被界址線覆蓋等拓?fù)潢P(guān)系，如圖3所示。建立拓?fù)潢P(guān)系即通過采集的宗地圖層數(shù)據(jù)生成自動生成界址點(diǎn)、界址線圖層數(shù)據(jù)，或者通過采集的界址點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)生成界址線和宗地圖層數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)整理的工作量及出錯的幾率，進(jìn)而提高工作效率及保證成果的質(zhì)量。

圖3 宗地、界址點(diǎn)、界址線拓?fù)潢P(guān)系圖

(2)接邊處理

在進(jìn)行數(shù)據(jù)整理中，會經(jīng)常遇到接邊問題，數(shù)據(jù)的接邊問題經(jīng)常會耗費(fèi)大量的人力。在本方案中，利用ArcGIS Engine進(jìn)行地物的接邊處理，充分利用對象的屬性條件和空間位置關(guān)系，避免地物的重復(fù)匹配，設(shè)計(jì)合理的算法來提高接邊的效率［6］。圖4為接邊前后建筑物圖層的數(shù)據(jù)對照。

圖4 接邊前后建筑物圖層的數(shù)據(jù)對照

(3)圖形與屬性的掛接

在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查項(xiàng)目中，外業(yè)權(quán)屬調(diào)查人員在外業(yè)設(shè)置界址點(diǎn)、繪制宗地草圖，調(diào)查宗地的各種屬性因子，填寫地籍調(diào)查表。在內(nèi)業(yè)處理中，地籍調(diào)查表一般是形成Excel表格，而宗地、房屋等一般生成AutoCAD格式的圖形數(shù)據(jù)。在前面的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換過程中，已經(jīng)將其轉(zhuǎn)換成ArcGIS格式數(shù)據(jù)，所以進(jìn)行地籍?dāng)?shù)據(jù)整理時(shí)還需要完成圖形與屬性的掛接工作，嚴(yán)格按照文獻(xiàn)［1］的要求，建立圖形與屬性的對應(yīng)關(guān)系。拿宗地圖層來說，采用地籍號作為關(guān)鍵字段，將Excel格式的地籍調(diào)查表中的數(shù)據(jù)填寫到宗地圖層的屬性字段中，全自動，無需人工處理。

3.4 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與入庫

根據(jù)文獻(xiàn)［1］，數(shù)據(jù)檢查主要包括圖形檢查、屬性檢查、圖屬一致性檢查和拓?fù)潢P(guān)系檢查4個方面:圖形檢查主要是對數(shù)據(jù)采集和編輯過程中出現(xiàn)的幾何偏差進(jìn)行檢查，如偽節(jié)點(diǎn)、懸掛點(diǎn)、線重合、線自相交、面不封閉、面重復(fù)、圖斑覆蓋等現(xiàn)象;屬性檢查主要包括必填項(xiàng)為空、屬性項(xiàng)值域檢查等;圖屬一致性檢查是根據(jù)空間、屬性之間的邏輯關(guān)系，進(jìn)行自動的邏輯檢查;拓?fù)錂z查主要是對各種圖形要素圖層之間的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行檢查。最后將通過檢查的空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等錄入城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫中。

4 結(jié)論

在Visual Studio開發(fā)環(huán)境下，基于ArcGIS Engine、AutoCAD、Microsoft Excel等二次開發(fā)平臺，開發(fā)了一套數(shù)據(jù)整理軟件，解決了多源坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整合、異構(gòu)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的屬性及拓?fù)潢P(guān)系處理以及數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查等實(shí)際問題。該軟件在第二次土地調(diào)查項(xiàng)目中得到成功應(yīng)用，提高了工作效率，保證了成果質(zhì)量;部分模塊“城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、檢查及一體化建庫軟件”和“不同坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換應(yīng)用軟件”獲得國家版權(quán)局頒發(fā)的軟件著作權(quán)證書。

［1］TD/T1015－2007．城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［2］TD/T 1014－2007．第二次全國土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程［S］．

［3］陳紅艷，于曉峰，李曉燕等．城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建設(shè)及發(fā)展趨向［J］．測繪通報(bào)，2010(7):75～77．

［4］ 曹健，王晏彬，盧云輝．基于七參數(shù)的AutoCAD數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方案研究［J］．城市勘測，2012(5):109～111．

［5］曹健，李國忠，黃金華等．基于ArcEngine的CAD數(shù)據(jù)到GIS數(shù)據(jù)解決方案的研究［J］．城市勘測，2010(1):22～24．

［6］曹健，李國忠，徐效波等．基于ArcGIS Engine的多幅數(shù)字地形圖接邊算法研究［J］．測繪與空間地理信息，2010(2):76～79．