一種基于ArcEngine的土地報(bào)批出圖方式

郭立超 魏薇

【摘 要】 在土地報(bào)批發(fā)證業(yè)務(wù)中，需要向有關(guān)部門(mén)提供大量圖幅資料，為加快工作效率，降低人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)誤，本文提出了一種基于ArcEngine的土地報(bào)批出圖方式，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)分幅的算法，并采用VB.NET進(jìn)行編程。結(jié)果表明：與傳統(tǒng)人工方式相比，采用該方式可將整圖分幅出圖效時(shí)間縮短80%以上，并將人為影響因素降至最低。本文的研究成果可正常應(yīng)用于日常工作中，并為其它ArcGis項(xiàng)目提供了編程解決方式的程序參考。

【關(guān)鍵詞】 土地報(bào)批；圖幅繪制； ArcGis；ArcEngine；VB.NET

[Abstract] In order to speed up the work efficiency and reduce the errors caused by human factors， this paper puts forward a kind of plotting method based on ArcEngine for land approval， and designs an automatic plotting algorithm based on VB.NET programming. The results show that compared with the traditional manual method， this method can shorten the effect time of the whole map by 80%， and minimize the human influence factors. The results of this paper can be applied to daily work， and provide programming reference solution for other ArcGis projects.

[Keywords] land approval， drawing plotting， ArcGis，ArcEngine，VB.NET

我國(guó)是土地大國(guó)，但并不是人均耕地面積大國(guó)，因此國(guó)家制定了18億畝耕地紅線政策，但社會(huì)發(fā)展離不開(kāi)建設(shè)，因此使用土地就必須要有嚴(yán)格的規(guī)范手續(xù)。土地報(bào)批就指通過(guò)一些手續(xù)，流程，讓土地性質(zhì)改變，主要有集體土地變?yōu)閲?guó)有土地，農(nóng)用地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地。在土地報(bào)批業(yè)務(wù)中，為了可以順利通過(guò)政府有關(guān)部門(mén)審查，各類(lèi)資料準(zhǔn)備不能出現(xiàn)任何差錯(cuò)，對(duì)于大型用地項(xiàng)目、歷史遺留土地性質(zhì)改變問(wèn)題等來(lái)說(shuō)，文字、圖幅資料數(shù)量龐大，而申報(bào)時(shí)間緊、任務(wù)急，一般需要抽調(diào)大量人手進(jìn)行資料準(zhǔn)備工作，為防止出現(xiàn)錯(cuò)誤，還需設(shè)置檢查機(jī)制，工作量巨大。

圖幅資料的準(zhǔn)備工作分為信息收集、范圍圈定、屬性修改、圖幅分幅、出圖打印幾個(gè)部分，一般采用業(yè)界通用的地理信息系統(tǒng)ArcGis進(jìn)行處理。其中出圖打印這部分由于地塊分散，大小不一，為了保證一幅圖中的地塊完整性，通常采用人工判別處理的方式。由于ArcGis程序基礎(chǔ)基于可開(kāi)發(fā)平臺(tái)ArcEngine，可供有一定編程基礎(chǔ)的人員進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。因此提出了一種基于ArcEngine的土地報(bào)批出土方式，本文將從設(shè)想、算法、存在問(wèn)題三個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)論述。

1 技術(shù)背景

油氣井用地報(bào)批業(yè)務(wù)由于其行業(yè)特點(diǎn)存在特殊性，不同于一般的鐵路用地報(bào)批、工業(yè)建設(shè)用地報(bào)批、地籍調(diào)查等業(yè)務(wù)，其地塊數(shù)量多、總量大，但單塊地塊面積小、地塊之間距離大且存在跨村跨鄉(xiāng)問(wèn)題。通用的批量生成方法使用起來(lái)局限較大，僅能靠人工按照地塊順序依次處理，一名熟練員工一天僅能處理約不足100幅圖。處理過(guò)程繁瑣、耗時(shí)，但流程清晰，工作內(nèi)容固定，工作方式簡(jiǎn)單，因此考慮采用編程的方法，以計(jì)算機(jī)程序替代人工完成的重復(fù)性勞動(dòng)。

2 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹

2.1 NET Framework與VS平臺(tái)

而Microsoft .NET Framework是由美國(guó)微軟公司開(kāi)發(fā)的用于Windows的新托管代碼編程模型。它包含強(qiáng)大的功能與新技術(shù)，用戶(hù)可以自由構(gòu)建多平臺(tái)上引人注目的用戶(hù)體驗(yàn)的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)跨技術(shù)邊界的無(wú)縫通信，并且能支持各種業(yè)務(wù)流程。Microsoft Visual Studio（簡(jiǎn)稱(chēng)VS）是美國(guó)微軟公司為.NET提供的通用集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)（IDE），為.NET提供了良好的支持。VS2015于2014年11月發(fā)布，新增了代碼指示器、內(nèi)存轉(zhuǎn)儲(chǔ)分析、UML工具等先進(jìn)功能。

2.2 ArcEngine

ArcGis是Esri公司的產(chǎn)品總稱(chēng)，是世界上市場(chǎng)占有率最高的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)（Gis）軟件，土地工程行業(yè)內(nèi)普遍使用的ArcGIS Desktop是ArcGis產(chǎn)品線中的一員。ArcObject是編程用的對(duì)象，由ArcGis提供，是編程開(kāi)發(fā)接口；ArcEngine是地圖引擎，是ArcGis的核心，將地圖數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)渲染后輸出為圖像，程序通過(guò)ArcObject來(lái)操作ArcEngine。本文采用ArcEngine9.0版本進(jìn)行開(kāi)發(fā)，對(duì)于ArcGIs Desktop常用的shp文件均能形成良好的支持。

3 問(wèn)題分析及算法設(shè)計(jì)

3.1 問(wèn)題分析

在油氣井用地報(bào)批業(yè)務(wù)中，時(shí)常存在地塊數(shù)量多，總面積大，但單塊地塊面積小且地塊之間距離大的情況，以某石油公司某批次進(jìn)行的陜西省榆林市神木縣用地報(bào)批項(xiàng)目中為例，在近1000平方公里的面積內(nèi)散布著100余地塊，傳統(tǒng)處理方法需要人工依次出圖處理，需要1至2個(gè)工作日才能完成。而擁有上萬(wàn)地塊的大型項(xiàng)目，人工處理的成本就會(huì)變的極大。

人工處理包含如下幾個(gè)步驟：

1） 載入處理完畢的包含地塊地理信息的數(shù)據(jù)文件；

2） 設(shè)計(jì)圖幅大小、標(biāo)題、比例尺等參數(shù)用以顯示地塊；

3） 根據(jù)地塊相對(duì)位置確定顯示輸出方式，并修改說(shuō)明文字；

4） 生成格式符合要求的可打印圖幅后。

上述流程中，主要耗時(shí)步驟在第3步、第4步，需要操作人員使用pan命令將地塊置中，然后切換到布局視圖，進(jìn)行說(shuō)明文字的修改，最后選擇直接打印或打印到文件。可見(jiàn)，出圖工作因量大而繁瑣，但并不復(fù)雜且流程清晰，步驟明確，采用電腦編程，模擬人工操作方式來(lái)處理這一問(wèn)題明顯具有巨大優(yōu)勢(shì)。下面依次提出每一步驟的程序解決方案：

1） 測(cè)繪行業(yè)一般采用ArcGis系統(tǒng)儲(chǔ)存地塊的地理信息數(shù)據(jù)，本文程序基于ArcEngine，可實(shí)現(xiàn)完美支持，于程序內(nèi)部開(kāi)辟大小可變的儲(chǔ)存空間，利用ArcEngine提供的數(shù)據(jù)接口來(lái)讀取并儲(chǔ)存地塊的相對(duì)位置、大小、形狀、地類(lèi)等信息以備調(diào)用；

2） 根據(jù)相關(guān)規(guī)范與項(xiàng)目要求，在ArcGis Desktop中進(jìn)行圖幅設(shè)計(jì)，隨后仍然利用ArcEngine提供的操作接口讀取相關(guān)參數(shù)，并應(yīng)用于程序之中；

3） 設(shè)計(jì)算法并編寫(xiě)為程序，為全部地塊進(jìn)行編號(hào)排序，確定其在圖幅中的顯示位置（3.2節(jié)將詳述這部分內(nèi)容）；

4） 調(diào)用ArcEngine提供的輸出接口，將圖幅導(dǎo)出至程序中，隨后利用vb.net中提供的函數(shù)進(jìn)行圖幅修正，添加諸如頁(yè)碼、標(biāo)題等內(nèi)容，隨后輸出jpg格式文件至指定文件夾。

3.2 算法設(shè)計(jì)

算法是本文的核心內(nèi)容，設(shè)計(jì)的算法是否能夠合適的將地塊進(jìn)行判斷、區(qū)分將直接影像圖幅輸出的質(zhì)量和效率。

在程序角度，地塊是2D平面上的封閉圖形，由若干首尾相接的直線段組成。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范，圖幅采用正南正北方向，在此基礎(chǔ)上，對(duì)地塊生成最小外接矩形，同時(shí)計(jì)算該外接矩形的中心。

設(shè)構(gòu)成該地塊的直線段的集合為L(zhǎng)，共包含n條線段兩點(diǎn)坐標(biāo)分別為（Lx1（i），Ly1（i）），（Lx2（i），Ly2（i）），該外接矩形左下角（西南）坐標(biāo)為（x1（i），y1（i）），右上角（東北）坐標(biāo)為（x2（i），y2（i）），中心點(diǎn)坐標(biāo)為（x（i），y（i）），中心點(diǎn)距離左邊線與上邊線的距離分別為為w（i），h（i）。打印圖幅長(zhǎng)寬分別為W、H。如圖所示，圖中青色為地塊，黑框范圍為外接矩形。

為保證顯示效果，地塊圖片必須置于圖幅中央。但存在如下問(wèn)題：

1）個(gè)體過(guò)大現(xiàn)象：

即地塊大小超出了圖幅大小，因此數(shù)據(jù)處理第一步需要對(duì)所有地塊進(jìn)行大小判定，超出圖幅范圍的根據(jù)項(xiàng)目要求或國(guó)家規(guī)范進(jìn)行比例尺縮放或采用更大圖幅進(jìn)行輸出；

2）重復(fù)輸出與壓蓋現(xiàn)象：

當(dāng)兩塊小型地塊距離相近時(shí)產(chǎn)生，當(dāng)輸出地塊a時(shí)，地塊a處于圖幅中央，地塊b被同時(shí)顯示，而輸出地塊b時(shí)地塊a同樣出現(xiàn)，則產(chǎn)生了重復(fù)輸出，且兩張圖中地塊位置略有差異，而當(dāng)?shù)貕Kb距離地塊a為某個(gè)特定距離或地塊b過(guò)大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓蓋現(xiàn)象，即地塊b部分出現(xiàn)在輸出地塊a的圖中，如下圖所示：

為解決這兩項(xiàng)問(wèn)題，需要對(duì)地塊進(jìn)行壓蓋判斷：

圖幅右上側(cè)的其他地塊影響了整體的顯示。

判別地塊a的圖幅外框是否與地塊b的外接矩形存在重疊即可判定是否存在壓蓋現(xiàn)象，同時(shí)也可作為判定重復(fù)輸出的依據(jù)。

在找出會(huì)兩兩產(chǎn)生壓蓋現(xiàn)象的地塊后，計(jì)算該兩地塊的幾何中心，據(jù)此判斷是否產(chǎn)生地塊部分顯示不全問(wèn)題，若不存在，則將兩地塊合并為一個(gè)集合，看作一塊地塊，兩地塊的幾何中心為該集合的中心，兩地塊的外接矩形為該集合外接矩形，重新參加計(jì)算。

設(shè)地塊a、地塊b為待判別地塊，圖幅參數(shù)為W，H則判斷過(guò)程為：

算法流程圖如下：

4 實(shí)例驗(yàn)證

陜西省榆林市神木縣在某次報(bào)批中，122塊地塊分布在約1000平方公里的范圍內(nèi)，經(jīng)程序處理，花費(fèi)15分鐘共將118塊地塊處理完畢，并生成jpg格式圖片110張，110張圖片均正確，批量打印耗時(shí)45分鐘；4塊地塊中由于1塊地塊面積過(guò)大被標(biāo)記，另3塊地塊合并集合處理失敗。人工對(duì)其進(jìn)行了處理并打印，耗時(shí)30分鐘。

陜西省榆林市榆陽(yáng)區(qū)在某次報(bào)批中，26塊地塊分布在約300平方公里的范圍內(nèi)，經(jīng)程序處理，花費(fèi)5分鐘共將25塊地塊處理完畢，并生成jpg格式圖片24張，24張圖片均正確，批量打印耗時(shí)15分鐘；1塊地塊中由于其面積過(guò)大被標(biāo)記。人工對(duì)其進(jìn)行了處理并打印，耗時(shí)5分鐘。

5 結(jié)論

該算法在處理具有特殊性的油氣井用地項(xiàng)目時(shí)有較好效果，可以正確、迅速的區(qū)分地塊并根據(jù)設(shè)定的參數(shù)輸出圖幅文件，可較大降低人力成本。但當(dāng)?shù)貕K數(shù)量上升時(shí)處理速度會(huì)有不同程度的降低，無(wú)法處理超出圖幅范圍的地塊；當(dāng)多個(gè)小地塊距離相近時(shí)算法會(huì)反復(fù)將合并后的集合加入計(jì)算，無(wú)法取舍導(dǎo)致計(jì)算量急劇增加，只能添加跳出判斷，人工處理這些地塊。這也將作為下個(gè)階段的研究?jī)?nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

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