核定用地三維編繪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

譚新宇，張?jiān)汽?/p>

(1.天津市測(cè)繪院有限公司，天津 300382； 2.中國(guó)國(guó)際航空股份有限公司天津分公司，天津 300382)

1 引 言

核定用地是指核發(fā)建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃許可的部門按照城鄉(xiāng)規(guī)劃管理要求，提交建設(shè)項(xiàng)目用地位置、面積、允許建設(shè)范圍等，由建設(shè)單位或土地管理部門委托具有相應(yīng)測(cè)繪資質(zhì)的作業(yè)單位依照規(guī)程和相應(yīng)測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行用地界限及利用空間界限的量算、測(cè)繪地形、埋設(shè)界樁、編制技術(shù)報(bào)告等工作。

2018年11月，天津市市場(chǎng)和質(zhì)量監(jiān)督管理委員會(huì)發(fā)布了《建設(shè)項(xiàng)目核定用地技術(shù)規(guī)程》(DB12T 831-2018)(以下簡(jiǎn)稱“新規(guī)程”)。“新規(guī)程”要求，核定建設(shè)項(xiàng)目用地除了要核實(shí)地塊的平面界限條件外，還需要核定地塊的地上、地下、穿越和跨越等利用空間信息。天津市原有核定系統(tǒng)不具備三維編輯能力，無法滿足“新規(guī)程”要求。

為此，天津市測(cè)繪院組織設(shè)計(jì)開發(fā)新版核定用地三維數(shù)據(jù)編輯系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)核定用地?cái)?shù)據(jù)編繪和三維可視化管理。

2 系統(tǒng)框架流程和關(guān)鍵問題

核定用地是工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的重要一環(huán)。核定用地的效率和質(zhì)量，直接影響工程建設(shè)項(xiàng)目的后續(xù)進(jìn)度。系統(tǒng)設(shè)計(jì)從創(chuàng)建項(xiàng)目、二三維繪圖、成果輸出、成果檢查到項(xiàng)目結(jié)束的項(xiàng)目化管理流程(圖1)，保證核定用地項(xiàng)目的效率和質(zhì)量。

核定用地的圖形成果，本質(zhì)上就是在地塊界址線層上，疊加規(guī)劃控制圖、地形圖等背景層和圖廓層，核心在于以地塊界址線為基礎(chǔ)的“點(diǎn)、線、面和體”的綜合處理(圖2)。點(diǎn)線面的二維處理算法較為成熟，但是要拓展到三維空間體融合處理，還需要研究探索。因此，系統(tǒng)開發(fā)的重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)界址線三維綜合處理算法。

圖1 核定用地系統(tǒng)框架流程圖

圖2 核定用地圖形成果原理

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 技術(shù)路線

“新規(guī)程”針對(duì)核定用地的測(cè)量、要素?cái)?shù)據(jù)表達(dá)、成果分類、成果組織與命名和成果內(nèi)容都有詳細(xì)的規(guī)定。按照這些要求，結(jié)合天津市測(cè)繪院現(xiàn)有的采編系統(tǒng)，系統(tǒng)也以AutoCAD MAP3D 2016為開發(fā)平臺(tái)，采用XML格式配置復(fù)雜的編繪信息、ini格式配置簡(jiǎn)單的項(xiàng)目信息，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)界址線綜合處理算法，使用shapelib處理核定成果中SHP成果輸出和讀取，使用Dotspatial處理SHP成果的自相交、重復(fù)點(diǎn)和拓?fù)潢P(guān)系檢查，以項(xiàng)目化管理流程實(shí)現(xiàn)核定用地的生產(chǎn)、輸出和管理。

3.2 系統(tǒng)配置和數(shù)據(jù)輸入標(biāo)準(zhǔn)

系統(tǒng)配置是系統(tǒng)前期開發(fā)的重要工作，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的系統(tǒng)配置，是系統(tǒng)流暢運(yùn)作、自定義屬性和實(shí)現(xiàn)成果檢查的重要保障，主要包括編繪信息配置和項(xiàng)目信息配置。

編繪信息配置采用XML格式，以“新規(guī)程”中的要素繪制規(guī)格表為基礎(chǔ)，將圖元信息歸納總結(jié)為“界限”“規(guī)劃控制線”“圖廓”“色號(hào)”和“項(xiàng)目文件”等五大類，如圖3所示。

圖3 核定用地編繪信息配置(部分)

項(xiàng)目信息按照一一對(duì)應(yīng)的原則采用ini格式，設(shè)置根節(jié)點(diǎn)：[核定項(xiàng)目]，區(qū)別于將來可能的其他類型項(xiàng)目，內(nèi)容上設(shè)計(jì)基本信息和項(xiàng)目信息，并同時(shí)排列在[核定項(xiàng)目]的子級(jí)，不做過多的區(qū)分，便于作業(yè)人員直接用文本編輯器打開編輯，如圖4所示。

圖4 核定用地項(xiàng)目信息(部分)

界址線數(shù)據(jù)來源多種多樣，數(shù)據(jù)輸入標(biāo)準(zhǔn)的約定十分重要。本系統(tǒng)以舊成圖文件為基礎(chǔ)，在每宗地的信息行上新增三個(gè)非必需的空間參數(shù)，實(shí)現(xiàn)新舊成圖文件和二三維信息無縫銜接，如圖5所示。本系統(tǒng)還創(chuàng)新設(shè)計(jì)“已知圖形界線”模塊，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)的JZX處理類，在圖中采集界址線并輸出標(biāo)準(zhǔn)成圖文件。

圖5 系統(tǒng)約定的成圖文件標(biāo)準(zhǔn)樣式(新舊對(duì)比)

3.3 核心類實(shí)現(xiàn)

以地塊界址線為基礎(chǔ)的“點(diǎn)、線、面和體”的綜合處理類JZXClass，是系統(tǒng)開發(fā)的重點(diǎn)，其總體思路是：先輸入界址線，檢查界址線，獲取界址線原始信息，再按照“新規(guī)程”對(duì)界址線的要求，將界址線整理成標(biāo)準(zhǔn)形式，最后再賦予界址線相關(guān)空間屬性。系統(tǒng)繪制的3D輔助圖如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)繪制的3D輔助圖

具體包括：成圖文件處理方法、圖上界址線讀取方法，界線的重復(fù)點(diǎn)和自相交檢查、界線的順逆時(shí)針的判斷、界線順時(shí)針的調(diào)整、界線西北角作為起始點(diǎn)的處理、界線種類的區(qū)分、界線套環(huán)處理、不同種類界線的界址點(diǎn)重名處理，同類型或不同類型界線的編號(hào)的處理等算法以及界線的精度控制、圓弧加密控制和點(diǎn)線面體的拓?fù)潢P(guān)系控制等功能，通過附加參考高程、起始高程和高度或者深度等信息實(shí)現(xiàn)空間信息處理的方法。系統(tǒng)界面如圖7所示。

綜合設(shè)計(jì)的JZXClasss類，能夠作為單獨(dú)模塊用于其他界線類項(xiàng)目系統(tǒng)(例如地籍和勘測(cè)定界等)的開發(fā)。

圖7 系統(tǒng)界面

3.4 成果輸出和檢查

核定用地成果包括文檔表格成果、dwg圖形成果、jpg成果和max格式文件成果。在核定用地?cái)?shù)據(jù)完成編繪、圖形分發(fā)、圖面整飭等步驟后，系統(tǒng)通過引用Office 2010的com組件功能，實(shí)現(xiàn)了核定用地技術(shù)報(bào)告文檔和界址點(diǎn)坐標(biāo)成果表的輸出。

核定類項(xiàng)目一般不會(huì)有太復(fù)雜的圖形，因此，系統(tǒng)采用開源的DotSpatial進(jìn)行Shp數(shù)據(jù)的空間檢查和圖形展示(圖8)。DotSpatial是一款開源的地理信息系統(tǒng)(GIS)庫，它可幫助開發(fā)人員實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)瀏覽和空間數(shù)據(jù)分析。

圖8 系統(tǒng)成果檢查界面

4 結(jié) 語

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了天津市核定用地?cái)?shù)據(jù)生產(chǎn)和三維空間化管理，滿足了“新規(guī)程”對(duì)核定成果要求，采用的二次開發(fā)平臺(tái)和技術(shù)，能夠無縫銜接天津市基礎(chǔ)地理信息采編軟件系統(tǒng)，為將來系統(tǒng)的擴(kuò)展和融合創(chuàng)造了有利條件；集成的圖元標(biāo)準(zhǔn)化工具、自動(dòng)提取地塊位置圖功能和一鍵輸出3D輔助圖功能等，使得建設(shè)項(xiàng)目核定用地的數(shù)據(jù)編輯處理更加高效高質(zhì)；開源地理信息處理技術(shù)為測(cè)繪工程類項(xiàng)目成果輸出探索了自主化路徑；項(xiàng)目化管理生產(chǎn)流程，在同類型的地籍、勘測(cè)定界等測(cè)繪項(xiàng)目中具有很好的推廣利用價(jià)值。總體來看，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。