基于位置搜索的宗地自動出圖方法

熊小青，邢增招，張 豐

（1.國家測繪地理信息局 第七地形測量隊(duì)，海南 ?？?570203）

基于位置搜索的宗地自動出圖方法

熊小青1，邢增招1，張 豐1

（1.國家測繪地理信息局 第七地形測量隊(duì)，海南 ?？?570203）

針對宗地圖存在繪圖不準(zhǔn)確、工作量大等問題，利用GIS強(qiáng)大的空間分析和制圖功能，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種宗地自動出圖模塊；并將宗地圖轉(zhuǎn)化成dwg格式圖件，實(shí)現(xiàn)了CAD-GIS-CAD的無縫鏈接工作模式；將GIS引入宗地圖內(nèi)業(yè)工作，拓展和豐富了宗地圖數(shù)據(jù)處理方式。該模塊實(shí)現(xiàn)了批量讀取宗地地塊，自動提取宗地四至信息，快速生成界址線，靈活、合理標(biāo)注界址點(diǎn)號、宗地號等標(biāo)注信息，自動添加圖廓、圖幅號、比例尺等地圖要素等功能，實(shí)現(xiàn)了制圖、出圖自動一體化。

宗地圖；CAD-GIS-CAD；自動標(biāo)注；位置搜索

農(nóng)民家庭承包經(jīng)營的核心是落實(shí)土地承包經(jīng)營權(quán)，鞏固和完善農(nóng)村基本經(jīng)營制度。開展農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記工作是一項(xiàng)民生工程，是深入落實(shí)農(nóng)戶承包經(jīng)營權(quán)的一種有效形式和方法，是明晰土地承包關(guān)系，強(qiáng)化對土地承包經(jīng)營權(quán)物權(quán)保護(hù)的需要。對于堅(jiān)持農(nóng)村基本經(jīng)營制度，穩(wěn)定完善農(nóng)村土地承包關(guān)系，促進(jìn)農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)、減少矛盾和糾紛、推進(jìn)農(nóng)村產(chǎn)權(quán)制度改革等有十分重要的意義。

宗地圖作為土地確權(quán)的重要依據(jù)，也是農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)登記數(shù)據(jù)建庫重要的組成部分，數(shù)據(jù)量巨大，使用頻繁，高效地完成宗地?cái)?shù)據(jù)自動處理和自動出圖對于確權(quán)工作的順利完成至關(guān)重要。目前，農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)登記成果數(shù)據(jù)大多為CAD格式，而基于CAD的宗地?cái)?shù)據(jù)和宗地四至圖的生產(chǎn)過程，不能充分表達(dá)宗地和其他要素的空間位置和拓?fù)潢P(guān)系，涉及宗地四至圖的地圖標(biāo)注、界址點(diǎn)標(biāo)注、四至引線往往存在壓蓋和分布不均勻的情況，后期需要大量的人工干預(yù)才能達(dá)到較為理想的效果。

1 宗地圖與地圖自動注記

宗地圖是土地證書的附圖，經(jīng)過具有法律手續(xù)的土地登記過程的認(rèn)可，是土地所有者或使用者持有的具有法律效力的圖件憑證[1]。它主要描述宗地位置、界址點(diǎn)線和相鄰宗地間的關(guān)系，側(cè)重表達(dá)權(quán)屬信息。因此宗地自動制圖要解決多種標(biāo)注信息壓蓋問題，同時(shí)也要自適應(yīng)多種復(fù)雜情況。傳統(tǒng)基于CAD的宗地圖生產(chǎn)中位置和拓?fù)潢P(guān)系的分析功能不完善，導(dǎo)致標(biāo)注壓蓋情況嚴(yán)重，需要后期人工修改才滿足要求。

宗地圖內(nèi)容主要包括：①宗地土地使用權(quán)人名稱（姓名或單位名稱），本宗地地籍號的最后一級編號，土地用途代碼，宗地面積；②本宗地權(quán)屬界線、界址點(diǎn)以及界址點(diǎn)號和界址邊長注記；③鄰宗地籍號的最后一級編號和界址引線；④宗地四至注記；⑤宗地周邊范圍內(nèi)全部地形、地物和注記要素；⑥圖廓整飾要素，包括圖框、圖號、比例尺、指北針等[2]。其中地籍要素特別是權(quán)屬信息、界址坐標(biāo)、點(diǎn)號、邊長及面積等的表示，是宗地圖繪制的重點(diǎn)。

地圖自動注記是GIS中最重要、最基礎(chǔ)的研究對象，關(guān)系到地圖的完整性和準(zhǔn)確性，以及操作者能否直觀地觀察目標(biāo)位置和周圍環(huán)境[3]。Yoeli[4]在1972年提出了地圖注記的通用原則，將注記分為點(diǎn)狀要素、線狀要素和面狀要素3種類型加以處理，認(rèn)為注記和對應(yīng)要素間應(yīng)該有精確的對應(yīng)關(guān)系，注記與地圖要素、注記與其他注記相互間的沖突應(yīng)實(shí)現(xiàn)最小化。Imhof[5]提出了地圖注記的3個(gè)基本規(guī)則：易讀性、清晰性和美學(xué)平衡性。自動標(biāo)注的研究工作大多集中在制圖學(xué)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)性較差。而GIS中，地圖操作頻繁，注記位置也需要頻繁更新，這對注記算法的設(shè)計(jì)和運(yùn)行效率有更高的要求。

本文針對GIS制圖環(huán)境，在總結(jié)地圖自動標(biāo)注的基礎(chǔ)上針對宗地自動標(biāo)注進(jìn)行了研究，深入探討了基于掃描線掃描和圖形拓?fù)浞治龅淖顑?yōu)位置搜索的面狀地塊的自動標(biāo)注方法；提出了宗地圖主題注記配置算法和沖突檢測算法，并基于ArcGIS Engine（AE）實(shí)現(xiàn)了宗地自動出圖模塊。實(shí)驗(yàn)表明，該算法效果好、效率高，實(shí)現(xiàn)了宗地四至圖一鍵自動出圖。

2 基于AE的宗地圖自動出圖原理和工作流程

宗地一鍵自動出圖，主要利用輸出的宗地?cái)?shù)據(jù)，自動依次選擇每塊宗地，通過拓?fù)浞治銮蟮盟闹?、自動生成引線、添加地圖要素、界址點(diǎn)標(biāo)注、宗地面標(biāo)注，最后轉(zhuǎn)化為CAD所支持的dwg格式。詳細(xì)工作流程見圖1。

圖1 宗地一鍵自動出圖模塊流程圖

3 基于AE的宗地圖自動出圖的實(shí)現(xiàn)

3.1 宗地圖四至圖斑提取

首先提取目標(biāo)宗地的幾何形狀，對其作面狀緩沖區(qū)分析得到緩沖區(qū)的幾何形狀；再建立一個(gè)Spaitial Filter，利用ESRISpatialRelOverlaps屬性對宗地要素類進(jìn)行查詢操作，取得與緩沖區(qū)相交的宗地，如圖2所示。

圖2 四至圖斑提取流程圖

主要代碼如下：

3.2 宗地四至引線自動繪制

根據(jù)宗地四至引線繪制要求，考慮宗地地塊幾何形狀與其他地圖標(biāo)注要素，對相鄰宗地作掃描線，生成引線。

在目標(biāo)宗地緩沖區(qū)與相鄰宗地的重疊區(qū)域內(nèi)找到界址點(diǎn)，并對界址點(diǎn)按其與目標(biāo)宗地中心連線水平角大小進(jìn)行篩選，取首尾界址點(diǎn)。以界址點(diǎn)為端點(diǎn)，選擇適宜長度作掃描線，直至該掃描線與相鄰宗地不相交為止，該線段即為引線，如圖3所示。

圖3 掃描線生成引線流程圖

由于左右兩條掃描線掃描的方向是不同的，因此采用界址點(diǎn)與相鄰宗地外接矩形的中點(diǎn)(圖4中A、B兩點(diǎn))形成的三角形的中線來判斷。當(dāng)掃描線不與該中線相交時(shí)為正確方向，否則選擇相反方向進(jìn)行掃描，生成引線結(jié)果如圖5所示。

圖4 掃描線生成引線原理

圖5 掃描線生成引線結(jié)果圖

3.3 圖廓等地圖要素的添加

一幅完整的宗地圖除了包括反映宗地的數(shù)據(jù)及色彩要素外，還必須包含與地理數(shù)據(jù)相關(guān)的一系列輔助要素，如圖名、圖例、比例尺、指北針、制圖說明等。對于宗地圖的輸出來說，這些輔助要素的樣式和位置通常是有國家或地方規(guī)范的[6]。根據(jù)地圖要素的不同，自動添加方式分成3類：

1）承包地相關(guān)信息，包括圖名、宗地號、權(quán)利人等。這類信息通過從數(shù)據(jù)庫中讀取進(jìn)行添加。

2）相關(guān)說明信息，包括繪圖員、審查員、坐標(biāo)系等。這類信息通過設(shè)置界面進(jìn)行錄入，錄入界面見圖6。

圖6 說明信息錄入界面圖

3）地圖要素。為了達(dá)到美觀、合理的制圖效果，依據(jù)不同的比例尺設(shè)置相應(yīng)的地圖要素大小和位置。同時(shí)為了有效解決壓蓋問題，對圖廓、網(wǎng)格線以及之前已畫出的引線作緩沖區(qū)，以供之后的標(biāo)注位置搜索避讓緩沖區(qū)，避免壓蓋。

3.4 注記添加

要素注記作為宗地的重要組成部分，與相應(yīng)的地理要素之間關(guān)系密切卻又不固定。宗地注記涉及注記與地理要素的對應(yīng)關(guān)系、壓蓋關(guān)系等。注記的自動配置問題需要從整體上考慮注記與相應(yīng)地理要素、注記與注記之間、注記與周邊要素之間的關(guān)系，以獲得最佳注記效果[7]。

1）界址點(diǎn)標(biāo)注。界址點(diǎn)標(biāo)注要求從左上角開始沿順時(shí)針方向標(biāo)注，因此以宗地中心點(diǎn)與界址點(diǎn)連線和水平線的夾角來判斷并排序，再按順序標(biāo)注。界址點(diǎn)的標(biāo)注要避免與其他地圖要素產(chǎn)生壓蓋，可以先生成引線、圖廓、網(wǎng)格、宗地邊界等信息的緩沖區(qū)，再以界址點(diǎn)為圓心，一定長度為半徑尋找與緩沖區(qū)不壓蓋的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注。

2）宗地標(biāo)注。常見的宗地圖比例尺有1∶250、1∶500、1∶1 000以及1∶2 000。程序可在4種比例尺中循環(huán)測試直至全部相鄰宗地找到合適的標(biāo)注位置為止。標(biāo)注流程如圖7所示。

圖7 宗地面標(biāo)注流程圖

3.5 輸出錯(cuò)誤日志

對于部分無法滿足自動繪圖條件（標(biāo)注位置找不到、界址線引線不合格等）的宗地，記錄其宗地號等信息，并將其寫入錯(cuò)誤日志中輸出，不影響整個(gè)程序的循環(huán)批處理，后期再進(jìn)行手動檢查修改。

3.6 地圖整飾以及CAD圖形輸出

CAD制圖與GIS制圖是制圖中的兩大主角，CAD是單純的矢量圖形，具有強(qiáng)大的繪圖和處理矢量圖形的能力，能夠大大增強(qiáng)地圖的藝術(shù)感染力。GIS是數(shù)形合一的整體，圖形有拓?fù)湫畔ⅲ梢赃M(jìn)行各種復(fù)雜的空間分析。因此在數(shù)據(jù)處理中通常將CAD轉(zhuǎn)化成GIS，在專題圖制作中通常將GIS文件格式轉(zhuǎn)化為CAD文件格式。目前土地確權(quán)工作數(shù)據(jù)依然以dwg格式為主，因此有必要將宗地成果圖轉(zhuǎn)化為dwg格式文件進(jìn)行保存管理。

本模塊使用OpenDWG的開源庫之一Teigha，可將宗地圖shp格式文件圖形和文字信息寫入支持AutoCAD的dwg格式中以方便外業(yè)隊(duì)使用和成果保存。如圖8所示，后期管理人員可在AutoCAD中修改數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)CAD-GIS-CAD無縫鏈接的工作模式。

圖8 宗地圖dwg格式

4 結(jié) 語

本文利用GIS強(qiáng)大的空間分析能力，基于位置搜索實(shí)現(xiàn)宗地四至圖的引線、界址點(diǎn)標(biāo)注、宗地標(biāo)注和圖名圖廓等的自動標(biāo)繪，有效地解決了宗地圖要素的壓蓋問題，大幅減少了后期的人工干預(yù)，提高了土地確權(quán)工作的效率。另一方面，本文的研究成果融入了農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記的宗地四至圖內(nèi)業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)鏈條，為宗地四至圖內(nèi)業(yè)生產(chǎn)引入了GIS獨(dú)特的空間分析和圖形智能算法，實(shí)現(xiàn)了CAD-GIS-CAD無縫鏈接的工作模式。

[1] 高延利．地籍調(diào)查[M]．北京∶中國農(nóng)業(yè)出版社,2008

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P283.7

B

1672-4623（2016）09-0101-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.09.033

熊小青，工程師，主要從事WebGIS、地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)工作。

2015-04-20。

項(xiàng)目來源：海南測繪地理信息局測繪科技基金資助項(xiàng)目（瓊測成[2014]17號）；上海市科技興農(nóng)推廣項(xiàng)目課題計(jì)劃資助項(xiàng)目（滬農(nóng)科推字（2013）第5-1號）。