多源异构的城镇地籍数据整理研究

曹健，金鑫，余晓波

(1.大连市勘察测绘研究院有限公司，辽宁大连 116021;2.武汉市测绘研究院，湖北武汉 430022)

1 背景

城镇地籍调查是在充分利用已有资料的基础上，根据土地调查的相关法律法规和技术标准，调查清楚项目区宗地的权属、土地利用等信息，进行地籍测量、地籍图绘制、面积量算等工作，最后建立城镇地籍数据库［2］。所以在项目开展的过程中，会产生大量的多源异构的城镇地籍数据:已有的资料中包括宗地及土地利用相关信息数据(GIS格式或CAD格式)、现势性强的地形图数据(GIS格式或者CAD格式)、现势性强的影像图数据(Tiff格式或Jepg等)、登记发证数据(数据表格式或者纸质文档)等;实地调查过程中的宗地数据(纸质地籍调查表及CAD格式的宗地数据)、地形图数据(CAD格式)。这些数据在整理的过程中可以归纳为三类数据，即空间数据、属性数据、事物数据［3］。空间数据是指与空间地理位置相关的宗地、地类图斑、界址点等地籍相关数据，房屋、测量控制点、行政区界线等地形相关数据;属性数据主要包括地籍调查表、权利人信息、权属调查记事、界址标示表、指界表、土地抵押信息、他项权利信息等;事务数据主要包括办公过程中形成的业务数据，比如各种扫描件，审批流程信息等。

这些大量的多源异构数据需要进行整合，需要解决多源坐标系统数据的整合、异构数据格式转换、数据的属性及拓扑关系处理以及数据质量检查等问题，形成符合文献［1］要求的数据。城镇地籍调查项目时间紧、任务重，急需数据整理的高效率解决方案。基于此，笔者在Visual Studio开发环境下，基于ArcGIS Engine、AutoCAD、Microsoft Excel等二次开发平台，完成了多源异构数据的整合方案。

2 设计思路及整体框架

该方案主要包括4部分，即多源坐标系统数据的整合、异构数据格式转换、数据属性及拓扑关系处理、数据质量检查及入库。整体框架图如图1所示:

图1 多源异构城镇地籍数据整理整体框架图

多源坐标系统数据的整合:将ArcGIS格式及AutoCAD格式数据进行坐标系统转换，达到整合多源坐标系统地籍数据的目的。

异构数据格式转换:在Visual Stutio中，基于ArcGIS Engine开发平台通过将AutoCAD格式数据转换成Arc-GIS格式数据，并且对需要构面的要素进行构面处理。

数据属性及拓扑关系处理:在Visual Stutio中，基于ArcGIS Engine、Microsoft Excel开发平台对GIS数据拓扑关系建立、接边处理、图形与属性挂接等工作。

数据质量检查:在 Visual Stutio中，基于 ArcGIS Engine、Microsoft Excel开发平台对数据进行检查，并将其中的错误返给作业员便于及时修改，保证入库成果的质量。

3 方案实践

3.1 多源坐标系统数据的整合

图2 多源异构城镇地籍数据整理流程图

(1)解求七参数

七参数，即两个空间直角坐标系统之间转换的参数，包括3个坐标轴的旋转角、3个坐标增量和1个尺度因子。解求七参数，需要至少已知3个以上同名公共点在源坐标系以及目标坐标系下的空间直角坐标(X，Y，Z)。通过严密平差法，来获得两个空间直角坐标系统之间转换的七参数［4］。坐标系统转换的精度，完全取决于七参数的精度，在解求七参数时需要进行严格的迭代、验证。

(2)进行数据坐标系统转换

AutoCAD格式数据的坐标转换:在Visual Studio中，利用AuotoCAD的类库，读取数据，遍历数据中的每一个对象，获得其坐标串，利用七参数将对象的坐标串按照式(1)进行坐标转换，求得在目标坐标系统下的坐标串，将此对象的坐标串信息修改为目标坐标系统下的坐标串，即可完成数据的坐标系统转换。

ArcGIS格式数据的坐标转换:利用AutoCAD格式数据转换的思路可以完成ArcGIS格式数据的坐标系统转换。当然也可以利用现成的工具:ArcToolbox提供了一种坐标转换方式，先建立自定义地理坐标变换，设置两套坐标系统的参数及转换参数，自定义坐标变化方法选择COORDINATE_FRAME，然后就可以进行矢量和栅格数据的坐标系统转换了。

3.2 异构数据格式转换

(1)数据格式转换

在ArcGIS Engine中，可以利用CadWorkspaceFactory，也可以加载AutoCAD的类库来读取AutoCAD数据，然后利用 ArcGIS Engine的 CreateFeature方法［5］，完成异构数据格式的转换。

(2)要素构面

对需要构面的要素如宗地、地类图斑、绿地、房屋等，利用ArcGIS Engine平台进行构面处理。在ArcGIS Engine中，构面有两种方式:已知首尾闭合的点的集合，这种情况采用IPointCollection接口，将其初始化成为PolygonClass对象，将点的集合添加到该IPointCollection中，即可生成面状图形;已有多条线，利用多条线进行构面，这种情况需要采用 ConstructPolygons-FromFeatures方法来完成。在生产过程中，需根据数据的实际情况进行灵活选择。

3.3 数据的属性及拓扑关系处理

(1)拓扑关系建立

地籍数据存在严格的拓扑关系，比如界址点在界址线上、宗地被界址线覆盖等拓扑关系，如图3所示。建立拓扑关系即通过采集的宗地图层数据生成自动生成界址点、界址线图层数据，或者通过采集的界址点图层数据生成界址线和宗地图层数据，减少数据整理的工作量及出错的几率，进而提高工作效率及保证成果的质量。

图3 宗地、界址点、界址线拓扑关系图

(2)接边处理

在进行数据整理中，会经常遇到接边问题，数据的接边问题经常会耗费大量的人力。在本方案中，利用ArcGIS Engine进行地物的接边处理，充分利用对象的属性条件和空间位置关系，避免地物的重复匹配，设计合理的算法来提高接边的效率［6］。图4为接边前后建筑物图层的数据对照。

图4 接边前后建筑物图层的数据对照

(3)图形与属性的挂接

在城镇地籍调查项目中，外业权属调查人员在外业设置界址点、绘制宗地草图，调查宗地的各种属性因子，填写地籍调查表。在内业处理中，地籍调查表一般是形成Excel表格，而宗地、房屋等一般生成AutoCAD格式的图形数据。在前面的数据格式转换过程中，已经将其转换成ArcGIS格式数据，所以进行地籍数据整理时还需要完成图形与属性的挂接工作，严格按照文献［1］的要求，建立图形与属性的对应关系。拿宗地图层来说，采用地籍号作为关键字段，将Excel格式的地籍调查表中的数据填写到宗地图层的属性字段中，全自动，无需人工处理。

3.4 数据质量检查与入库

根据文献［1］，数据检查主要包括图形检查、属性检查、图属一致性检查和拓扑关系检查4个方面:图形检查主要是对数据采集和编辑过程中出现的几何偏差进行检查，如伪节点、悬挂点、线重合、线自相交、面不封闭、面重复、图斑覆盖等现象;属性检查主要包括必填项为空、属性项值域检查等;图属一致性检查是根据空间、属性之间的逻辑关系，进行自动的逻辑检查;拓扑检查主要是对各种图形要素图层之间的拓扑关系进行检查。最后将通过检查的空间数据、属性数据和业务数据等录入城镇地籍数据库中。

4 结论

在Visual Studio开发环境下，基于ArcGIS Engine、AutoCAD、Microsoft Excel等二次开发平台，开发了一套数据整理软件，解决了多源坐标系统数据的整合、异构数据格式转换、数据的属性及拓扑关系处理以及数据质量检查等实际问题。该软件在第二次土地调查项目中得到成功应用，提高了工作效率，保证了成果质量;部分模块“城镇地籍数据转化、检查及一体化建库软件”和“不同坐标系统转换应用软件”获得国家版权局颁发的软件著作权证书。

［1］TD/T1015－2007．城镇地籍数据库标准［S］．

［2］TD/T 1014－2007．第二次全国土地调查技术规程［S］．

［3］陈红艳，于晓峰，李晓燕等．城镇地籍数据库建设及发展趋向［J］．测绘通报，2010(7):75～77．

［4］ 曹健，王晏彬，卢云辉．基于七参数的AutoCAD数据坐标系统转换方案研究［J］．城市勘测，2012(5):109～111．

［5］曹健，李国忠，黄金华等．基于ArcEngine的CAD数据到GIS数据解决方案的研究［J］．城市勘测，2010(1):22～24．

［6］曹健，李国忠，徐效波等．基于ArcGIS Engine的多幅数字地形图接边算法研究［J］．测绘与空间地理信息，2010(2):76～79．