地籍?dāng)?shù)據(jù)建庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李 昱，劉長星，李 蕾，李鵬輝

（1.西安科技大學(xué)測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000；2.西安市勘察測繪院，陜西 西安 710000；3.西安坐標(biāo)原點(diǎn)軟件信息有限公司，陜西 西安 710000）

近年來，國家對房產(chǎn)和地籍信息的管理在不斷完善。建立一個精度高、數(shù)據(jù)全的地籍?dāng)?shù)據(jù)庫成為地籍管理的重點(diǎn)。對地籍?dāng)?shù)據(jù)庫的建立，反映了真實(shí)合理的建筑物權(quán)屬、位置、面積等屬性狀態(tài)。為農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地的使用權(quán)提供了數(shù)字基礎(chǔ)與技術(shù)支持[1-3]。由于作業(yè)人員技術(shù)水平參差不齊等原因，無法確保地籍?dāng)?shù)據(jù)完全滿足要求。將編程語言與傳統(tǒng)宅基地內(nèi)業(yè)處理技術(shù)相結(jié)合，不僅可以更有效地保證數(shù)據(jù)精度符合要求，而且可以大大降低工作時間、提高工作效率。

1 地籍?dāng)?shù)據(jù)庫

1.1 ArcGIS 環(huán)境下的地籍?dāng)?shù)據(jù)建庫系統(tǒng)

ArcGIS 是美國ERSI 公司研發(fā)的，集空間數(shù)據(jù)顯示、編輯、查詢檢索、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表生成、空間分析和高級制圖等眾多功能于一體的桌面應(yīng)用地理信息系統(tǒng)平臺。其功能豐富、可應(yīng)用范圍廣，有獨(dú)特的空間數(shù)據(jù)模型及空間分析等功能，使構(gòu)建的系統(tǒng)從整體上有極大的延展性和靈活性[4]，保證基于其所構(gòu)建的應(yīng)用系統(tǒng)和技術(shù)先進(jìn)、開放和可延續(xù)，技術(shù)成熟、安全穩(wěn)定，操作簡單、易于開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。但由于其對矢量數(shù)據(jù)（如:dwg、txt、kml 等）的支持不足，圖形檢查與處理不夠完備等缺點(diǎn)，所以將ArcGIS 進(jìn)行二次開發(fā)，通過C#編程語言等，實(shí)現(xiàn)對圖形的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、圖形檢查、拓?fù)錂z查和屬性賦值等功能。

1.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換入庫

將外業(yè)測量數(shù)據(jù)收集整理后，需要將得到的dwg格式的CAD 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成mdb 格式的GIS 數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫。在過去的研究中，袁源琳[5]等設(shè)計(jì)了Auto-CAD數(shù)據(jù)直接無縫轉(zhuǎn)換為GIS 數(shù)據(jù)的方法。寧存鑫[6]等將CAD 數(shù)據(jù)經(jīng)過二次開發(fā)轉(zhuǎn)換成SWMM 數(shù)據(jù)，再經(jīng)由Python 編程語言實(shí)現(xiàn)將其轉(zhuǎn)換為GIS 數(shù)據(jù)。曾傳俊[7]等基于FME 將CAD 數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性分析，通過語義轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同格式數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換。這些方法仍然有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換不全、功能不完整等不足。對此經(jīng)優(yōu)化并完善，可以更加廣泛、方便并靈活地應(yīng)用于實(shí)踐中。

在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換入庫時，通過程序解析CAD 源文件，獲取不同CAD 實(shí)體單元的實(shí)體編碼及其實(shí)體幾何信息。再通過ArcGIS 編程模塊中的幾何構(gòu)建模型，構(gòu)造滿足ArcGIS 的幾何要素和屬性。利用FME 識別實(shí)體編碼，設(shè)置導(dǎo)入數(shù)據(jù)與目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中字段的映射關(guān)系，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。對于特殊情況，如果CAD圖層較為復(fù)雜，或者需要轉(zhuǎn)出其他地物，需要配置對應(yīng)地物實(shí)體代碼到CAD 圖層解析實(shí)體代碼列表框中，部分轉(zhuǎn)換內(nèi)容如圖1 所示。

圖1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分內(nèi)容展示

2 轉(zhuǎn)換后圖形檢查與處理

一般來說，數(shù)據(jù)入庫前會在AutoCAD 內(nèi)進(jìn)行圖形的檢查與處理，但由于CAD 圖形自身空間分析能力不足，會導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)依然存在圖形拓?fù)溴e誤和界址點(diǎn)缺失或多余的問題。同時，在數(shù)據(jù)庫建庫入庫過程中，由于人員操作不當(dāng)，有時會存在數(shù)據(jù)缺失的現(xiàn)象。對入庫后的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形分析檢查與改正就會很大程度上提高數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)確性與實(shí)用性。具體步驟如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后圖形處理與檢查流程圖

2.1 圖形拓?fù)錂z查與處理

圖形拓?fù)錂z查是一項(xiàng)檢查圖形相互間位置關(guān)系的工作。將地籍?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)錂z查，可以提高數(shù)據(jù)精度，使數(shù)據(jù)滿足最終提交數(shù)據(jù)成果的精度要求，減少發(fā)證工作的糾紛。

在前期研究中，陳軍[8]等將地籍變更分為地塊合并、分割、公共邊界調(diào)整、結(jié)點(diǎn)移動、復(fù)合分并等基本聯(lián)動類型,并進(jìn)行了細(xì)分，歸納出地塊目標(biāo)的變化類型推斷規(guī)則。鄧神寶[9-10]等根據(jù)拓?fù)渲丿B來源的分析，將其分為測量誤差、權(quán)屬爭議和飛地范圍重復(fù)入庫3 種錯誤類型，并以9I 模型為基礎(chǔ)，提出一種適合二維復(fù)雜線對象的拓?fù)潢P(guān)系的線性序列描述模型；楊理[11]等基于Microsoft Visual Studio 的微軟基礎(chǔ)類庫應(yīng)用程序框架實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)可視化拓?fù)浣５膽?yīng)用程序軟件開發(fā)。

在此次數(shù)據(jù)庫圖形拓?fù)錂z查設(shè)計(jì)中，主要檢查由于外業(yè)誤差以及人員操作不當(dāng)引起的圖形的移動與變形，包括面面關(guān)系檢查、線面關(guān)系檢查和線線關(guān)系檢查。面面關(guān)系檢查主要是檢查同一圖層圖斑面面重疊、交叉與縫隙，以及不同圖層圖斑的面面交叉與縫隙。線面關(guān)系檢查主要是檢查線與圖斑之間是否交叉或存在缺失。線線關(guān)系檢查主要是檢查線與線之間的分離、交叉與縫隙。

對于不同的拓?fù)溴e誤，應(yīng)結(jié)合外業(yè)數(shù)據(jù)針對不同的情況判斷處理方法，主要判斷拓?fù)漕愋偷姆椒ㄊ亲x取圖形頂點(diǎn)坐標(biāo)，檢查相鄰圖形的拓?fù)洳⑴凶x拓?fù)湔`類型。然后依照不同的拓?fù)溴e誤類型，將圖形拓?fù)浞謩e進(jìn)行處理，如表1 所示。

表1 常見的拓?fù)漕愋团c相應(yīng)的處理方法舉例

2.2 界址點(diǎn)檢查與處理

在地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建設(shè)中，界址點(diǎn)不僅有助于準(zhǔn)確提取位置信息，而且可以獲取面積與長度等房屋屬性信息。精準(zhǔn)的界址信息對于宗地權(quán)屬信息十分重要，所以界址點(diǎn)檢查是一項(xiàng)不可缺少的工作。由于繪圖人員的疏忽與認(rèn)知不足，有時會在同一點(diǎn)處繪制多個界址點(diǎn)（相鄰界址點(diǎn)間距離為0），這就會導(dǎo)致界址點(diǎn)重復(fù)的錯誤。相應(yīng)地，作業(yè)人員疏忽或操作不當(dāng)時，也會造成界址點(diǎn)缺失的錯誤。

在對界址點(diǎn)的檢查與處理中，李磊[12]等提出在道格拉斯-普克算法中調(diào)整容差，在角度判斷方法中設(shè)定角度閾值，獲得宗地形狀最佳簡化效果，提取出合理界址點(diǎn)。伍建紅[13]在ArcGIS 二次開發(fā)組件的基礎(chǔ)上結(jié)合空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的判斷算法，實(shí)現(xiàn)對界址點(diǎn)的錯誤檢查。

界址點(diǎn)檢查時，默認(rèn)為沿界址線從宗地西北角第一個點(diǎn)（J1）開始順時針環(huán)繞（即界址點(diǎn)編排順序），當(dāng)宗地內(nèi)地物屬性發(fā)生改變、遇到拐角或鄰宗設(shè)置界址點(diǎn)處，均應(yīng)設(shè)有界址點(diǎn)。當(dāng)界址點(diǎn)缺失時，則應(yīng)添加界址點(diǎn)，并將界址點(diǎn)編號順延。當(dāng)不具有界址點(diǎn)設(shè)置條件或相鄰界址點(diǎn)間距離小于0.05 m 時，則應(yīng)刪減界址點(diǎn)。特別需要注意有共用邊時鄰宗之間界址點(diǎn)的刪減與增加應(yīng)同時進(jìn)行，避免遺漏。

2.3 部分代碼展示

3 界址屬性賦值

3.1 界址屬性賦值

將圖形進(jìn)行檢查與改正處理后，還應(yīng)該判別界址屬性，將其賦值。界址屬性賦值主要包括界標(biāo)類別、界址點(diǎn)類型、界址線類別、界址線位置與界線性質(zhì)。傳統(tǒng)的作業(yè)方式通常采用人工識別與建庫軟件相結(jié)合的方式對界址屬性進(jìn)行賦值[14]。但這種做法不僅耗時耗力、作業(yè)效率低，而且并不能保證準(zhǔn)確性與徹底性[15-16]。這會造成數(shù)據(jù)庫建成后所出界址標(biāo)識表等圖表的錯誤并且給最終發(fā)證工作帶來不便。使用編程語言將賦值工作自動處理，不僅可以節(jié)省大量的時間、提高工作效率，而且可以有效避免由于人為因素造成的不徹底、不一致等問題。

3.2 部分代碼展示

4 結(jié) 語

編程語言作為處理問題的工具與手段，廣泛應(yīng)用于測繪科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域。論文針對地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建庫過程中的數(shù)據(jù)與屬性轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)檢查與處理等耗時長、易出錯的環(huán)節(jié)，通過ArcGIS 二次開發(fā)平臺，利用C#編程語言，對地籍?dāng)?shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換、圖形檢查、拓?fù)錂z查、屬性轉(zhuǎn)換和屬性賦值等進(jìn)行自動化地判讀與處理。研究結(jié)果表明AutoCAD 地籍?dāng)?shù)據(jù)可以通過本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)CAD 軟件與GIS 軟件間數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換；可依照數(shù)據(jù)的圖形屬性，通過面面關(guān)系、線面關(guān)系與線線關(guān)系進(jìn)行拓?fù)錂z查與處理；可以檢查界址點(diǎn)的重復(fù)與缺失，并將其進(jìn)行相應(yīng)的刪除與補(bǔ)充；還可以依據(jù)界址點(diǎn)與界址線的位置等信息，實(shí)現(xiàn)界址屬性的賦值，最終形成完整的地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建庫系統(tǒng)。此研究結(jié)果已應(yīng)用于陜西省寶雞市鳳縣房地一體的數(shù)據(jù)庫建設(shè)中，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。