基于加權距離的門牌地址編碼方法研究與實現

翟林，梅連輝，呂成亮

(天津市測繪院，天津 300381)

基于加權距離的門牌地址編碼方法研究與實現

翟林*，梅連輝，呂成亮

(天津市測繪院，天津 300381)

門牌地址作為一個院落及單位的唯一地址標識，在人們的衣食住行等起到重要作用，同時在應急救援、戶籍管理和規劃建設等方面體現城市的管理水平。本文在分析傳統的序數編碼和距離編碼的優缺點之后，提出了基于加權距離的門牌地址編碼算法，以沿道路走向距離和依據控規用地性質劃定門牌號間隔區間進行門牌地址編碼，進而彌補了僅基于距離進行門牌地址編碼的不足，避免了重號、號碼過大，減少跳號，使門牌地址編碼更加合理。

門牌地址；距離編碼；加權距離；道路走向；用地性質

1 引 言

《地名標牌 城鄉》(GB17733.1-1999)中規定：門牌表示臨街的院落及單位所在街區的漢語名稱和該門的編號。門牌地址同標準地名一樣，在人們的對外交往、郵政通信、緊急救援、戶籍管理、城市規劃建設等方面起到重要作用，既是一個城市形象的表達，同時也體現城市管理的水平。通過門牌號，人們可以準確快速尋找到目的地，建立門牌數據庫后，可支持與位置相關的服務，如LBS、智能交通等服務。因此，進行合理的門牌地址編碼尤為重要。傳統的門牌地址編碼方法有序數編碼和量化編碼(也成距離編碼)，本文在分析序數編碼和距離編碼的優缺點之后，提出了基于加權距離的門牌地址編碼算法，彌補了基于距離進行編碼的不足，使門牌地址編碼更加合理。

2 研究現狀

門牌地址一般是依據城市空間特征和城市管理方式選擇不同的編碼方式。目前主要編碼方式是基于街區的編碼方式和基于街道的編碼方式，其中基于街道的編碼方式又分為序數編碼和距離編碼。

日本因為道路狹窄且不整齊，很難用道路進行地址命名，因此主要采用基于街區的門牌編碼方式。日本多采取“都道府縣+區市町村+町名+街區編號+樓房號”的編碼結構[1]，如圖1所示，町區是被道路或河流圍成的區域，是傳統社區單元，町區下再分為若干個由更小道路或河流圍成的“番”，相當于我國的街坊。如大阪府東大阪市鴻池町2丁目5番7號的具體含義為：都道府縣(大阪府)+區市町村(東大阪市)+町名(鴻池町2丁目)+街區編號(5番)+樓房編號(7號)，省略表示為“大阪府東大阪市鴻池町2-5-7”。

圖1 日本街區編碼結構

基于街區的門牌編碼是一種類似基于四叉樹的編碼方式，其優點是能夠縮小編碼范圍，對街區內部及街道拐角處的門牌編碼排除了二義性，缺點是弱化了街道的作用。

美國、加拿大、英國等國家，比較重視街道和門址的規劃。美國是門址編碼應用最早、最廣泛的國家，早在20世紀70年代就建立了全國的地址編碼標準，成功地應用于Tiger數據庫系統，在歷次全國人口普查統計中發揮了巨大作用[2]。Esri公司的Street Geocoding模型較好地解決了街道規則門址插值的問題，Geocoder已成為全美廣泛使用的門址查詢系統[3]。

我國，2006年民政部頒布了《地名標準管理辦法》，第七條規定“門(樓)編碼可采用序數編碼進行。采用序數編碼的，從街(路、巷)起點起，每戶為一號，按照左單右雙的原則編號”。我國傳統門牌編號方式就是按照序數編號方式進行門牌編碼，這種編號沿用了幾十年，曾給人們衣食住行、戶籍管理、郵政遞送、消防應急等帶來諸多便利。隨著城市發展和城市格局的不斷變化，對于新開發的區域，街道兩側還未建設完全，繼續沿用序數編碼方法，會出現重號、錯號的現象，編碼系統的穩定性出現問題，門牌號的權威性受到了損害[4]。

為了解決序數編碼方式在新開發的區域存在重號、錯號等問題，我國開始采用距離編碼方式進行門牌地址編碼。采用距離編碼，以街(巷、路)起點到門戶中心線的距離量算，將這個距離值作為門牌的號碼，如圖2所示。在新開發的區域，距離編碼方式逐漸得到廣泛應用，其優點是保證街道所有門牌的唯一性，不會因為街道兩側的建設情況影響門牌地址編碼。

圖2 距離編碼方法

基于距離的編碼方式缺點是：

(1)出現跳號情況。對于獨立的院落或建筑會沿街延伸幾米甚至幾十米的范圍，因而兩個門戶中心會相差一定距離，從而導致中間相隔很多門牌號，出現跳號情況，不利于查詢。如圖3所示，地塊1的門牌號為長江道1號，地塊2的門牌號為長江道9號，中間的3號、5號和7號則為空號。

圖3 距離編碼出現跳號情況

(2)出現門牌號碼過大情況。對于較長的道路來說，采用距離編碼方式會造成號碼過大，不利用記憶和查詢。

(3)對于環形的街道出現重號情況。基于距離的編碼方式，其中距離沒有明確的規定是直線距離還是沿道路距離，如果是直線距離則對于環形道路會出現重號情況。

3 基于加權距離的門牌編碼方法

基于街區的門牌編碼、序數編碼和距離編碼方式，已不能很好的滿足現代城市發展的需要。針對距離編碼方式存在的不足，本文提出基于加權距離的門牌編碼方法，能很好地解決跳號、重號、號碼過大等問題。

3.1 控制性詳細規劃

控制性詳細規劃[5](以下簡稱控規)是以城市總體規劃、分區規劃為依據，確定建設地區的土地使用性質和使用強度的控制指標、道路和工程管線控制性位置以及空間環境控制的規劃要求。

控規中明確規定了城市建設用地中各地塊的用地性質，地塊按用地性質劃分為居住用地、公共管理與公共服務設施用地、商業服務設施用地、工業用地、物流倉儲用地、道路與交通設施用地、公用設施用地、綠地與廣場用地[6]。控規用地性質決定了地塊的開發強度，商業服務設施用地開發強度較大，建筑密度大，對門牌號的需求大，工業用地地塊開發強度小，以廠房為主，建筑密度小，對門牌號需求小。因此，本文提出依據控規用地性質設置門牌號間隔，開發強度大的設置較小的門牌號間隔，開發強度小的設置較大的門牌號間隔。

3.2 總體思路

本文所提出的加權距離中加權的含義有兩個：①道路起始點到門戶中心線的距離是沿道路走向的距離，而不是兩點的直線距離；②根據沿街地塊的控規用地性質，進行距離加權，商業用地每1 m設置一個門牌號，居住用地每2 m設置一個門牌號，其他用地如工業用地、交通設施用地等每4 m設置一個門牌號。如圖4所示，1區間為工業用地，每4 m設一個門牌號；2、4區間為商業用地，每1 m設一個門牌號；3、5區間為居住用地每2 m設一個門牌號。工業用地區域，工業項目一般以工業廠房為主，建筑沿街距離比較大，因此預留較少的門牌號就可以滿足項目的需求；商業用地區域，商戶密集，沿街距離較小，因此需預留較多的門牌號以滿足商戶需要。

圖4 依據控規用地性質劃定門牌號間隔區間

基于加權距離的門牌編碼方式的優點有：①明確距離是沿道路走向距離，解決了環形路重號問題；②提出根據用地性質進行分段設置門牌號，減少了門牌號跳號的數量，解決了門牌號過大問題，如圖5所示，未進行距離加權，最大門牌號是1129號。

363+253+255+92+166=1129

(1)

進行距離加權后，最大門牌號是647號，門牌號的最大值得到有效減小。

363/4+253+255/2+92+166/2=647

(2)

圖5 距離加權后門牌最大號

3.3 方法實現

首先，確定街道的走向，獲取街道的起始點；然后，確定門戶在街道的左右側，判斷單雙號；最后，計算門戶中心線到街道起始點的加權距離，計算門牌號。

(1)確定街道走向

天津市、重慶市等地方都出臺《門牌標志管理辦法》，對街道的走向做了明確的規定。《天津市門牌標志管理辦法》中規定，城鎮門牌號編排原則應依據道路、里巷的走向確定[7]

①東西走向的，由東向西編排；②南北走向的，由北向南編排；③東北西南走向的，由東北向西南編排；④西北東南走向的，由西北向東南編排。

街道的走向判斷方法為：設定東西方向為X，南北方向為Y，當X的增量△X的絕對值大于Y的增量△Y絕對值，即|△X|>|△Y|，則街道走向為東西走向；當X的增量△X的絕對值小于Y的增量△Y絕對值，即|△X|<|△Y|，則街道為南北走向。同時，通過計算已有的相鄰門牌號的△X與△Y的關系來驗證街道的走向是否正確。

(2)判斷單雙號

沿街道的走向，按照左單右雙的原則進行編號。通過門戶中心線與道路中心線的交點O(x0，y0)與門戶中心的坐標A(xa，ya)關系判單雙號，當街道為東西向時，若ya>y0則為雙號，若yax0則為單號。

若該街道已有門牌號，可通過門戶中心與任意門牌號位置連線是否與道路中心線相交驗證單雙號，與單號連接線若與道路中心線相交則為雙號，否則為單號；與雙號連接線若與道路中心線相交則為單號，否則為雙號。

(3)計算門牌號

首先，起始點到門戶中心線與道路中心線的交點的沿線區間，按照控規用地性質計算各自的沿線距離；其次，按照商業用地每1 m設置一個門牌號，居住用地每 2 m設置一個門牌號，其他用地如工業用地、交通設施用地等每4 m設置一個門牌號計算區間門牌號個數；最后，根據各個區間的門牌號個數計算該門戶的門牌號。

3.4 算法應用

本文提出的算法已成功應用到天津濱海高新區規劃管理部門，基于本算法在濱海高新區辦公自動化系統上增加了地名管理模塊。地名管理模塊包括門牌號查詢、地名統計、門牌號計算等功能。

(1)門牌號查詢

地名查詢包括查詢項目門牌號和道路門牌號。查詢項目門牌號，在地圖上通過鼠標點擊項目位置，查看該項目的門牌號。道路門牌號查詢，通過輸入道路名稱，查詢該道路已核發過的所有道路門牌號，如圖6所示。

(2)地名統計

統計每年所核發門牌號的情況，以柱狀圖或餅狀圖的形式呈現，如圖7所示。

圖6 地名查詢結果

圖7 地名統計結果

(3)門牌號計算

利用本文提出的門牌號計算方法，計算項目門牌號，為規劃管理管理部門核發門牌號時提供參考，如圖8所示。

圖8 門牌號計算結果

4 總 結

本文研究了門牌地址編碼的國內外研究現狀，分析傳統的序數門牌地址編碼和距離編碼基礎，指出了傳統編碼方法的不足之處，提出了基于加權距離的門牌地址編碼方法。以沿道路走向距離和依據控規用地性質劃定門牌號間隔區間進行門牌地址編碼，彌補了僅基于距離進行門牌地址編碼的不足，避免了重號、減少了跳號和號碼過大等問題，使門牌地址編碼更加合理。同時，基于加權的距離編碼方法也有一些不足之處：

(1)該方法適用于新建城區，街道兩側還未使用其他規則進行門牌地址編碼；

(2)適用于比較規則的街道，對于不規則的街道可能不完全適用；

(3)對于不沿街的院落和單位本方法沒有涉及。

本文提出基于加權距離的門牌地址編碼方法已在地名管理模塊進行程序實現，并已應用到天津濱海高新區規劃管理工作中，有效地提高了規劃管理水平。

[1] 于煥菊，李云嶺，蔡永寧. 分段量化門牌編碼方法研究[J]. 測繪通報，2013(4)：37～42.

[2] 薛梅，向華. 基于無規則地址點的地理編碼模型設計及實現[J]. 城市勘測，2011(4)：5～9.

[3] 曹旭超，汪曉霞. 小門牌，考驗大管理[EB/OL].

[4] 王凌云，李琦，江洲. 國內地理編碼數據庫系統開發與研究[J]. 計算機工程與應用，2004，40(21)：167～168，212.

[5] GB/T 50280-98. 城市規劃基本術語標準[S].

[6] GB 50137-2011. 城市用地分類與規劃建設用地標準[S].

[7] 天津市門牌標志管理辦法[R]. 2010-06-01.

[8] 閔星，周沖，曹偉. 基于內插的一種門牌地址匹配方法的研究與實現[J].測繪與空間地理信息，2015(6)：119～121.

Research and Implementation of Doorplate Address Encoding Method Based on Weighted Distance

Zhai Lin，Mei Lianhui，Lv Chengliang

(Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China)

Doorplate address as the unique identification of a courtyard and unit，plays an important role in people's clothing，food，shelter and transportation，and reflects the level of urban management in emergency rescue，household management and planning and construction. After the analysis of the advantages and disadvantages of the traditional ordinal encoding and distance encoding，the article proposes address encoding algorithm based on the weighted distance. Encode the address by the distance along the road direction and the interval of address number delineated based on regulatory nature of land. This method makes up for deficiency of address code only based on distance and avoids the issue of repetition、jump and too large . The address coding number is more reasonable.

doorplate address；distance encoding；weighted distance；road direction；nature of land

1672-8262(2017)01-42-05

P208.1

A

2016—04—13 作者簡介：翟林(1986—)，男，碩士，工程師，主要從事地理信息工程應用及數字城市建設等技術研究工作。