图文表一体化的可配置叠置分析框架设计与实现

2015-12-26贺彪,肖海波,俞晖等

测绘通报 2015年4期

引文格式：贺彪，肖海波，俞晖，等. 图文表一体化的可配置叠置分析框架设计与实现[J].测绘通报，2015(4)：105-107.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0122

贺彪1，肖海波2，俞晖2，周波涛2

(1. 深圳市数字城市工程研究中心，广东深圳 518040； 2. 深圳市规划国土房产信息中心，广东深圳 518040)

Map,Text and Table Integrated Configure-based Overlap Analysis Framework:

Design and Implementation

HE Biao，XIAO Haibo，YU Hui，ZHOU Botao

摘要：叠置分析在规划土地管理信息系统中是一种常见功能，由于GIS以分层方式组织数据，针对每个图层开发对应的叠置分析功能的传统做法存在一些弊端。本文提出了图文表一体化的可配置叠置分析框架，解决了分析结果的统一表达和功能重复开发等问题，并对规则表达等关键技术问题进行了阐述。框架在深圳市规划国土委的信息系统中得到了充分验证和良好应用。

关键词：图文表；叠置分析；可配置框架

中图分类号：P208

收稿日期：2014-12-23

基金项目：国土资源公益性行业科研专项课题(201411014-4)

作者简介：贺彪(1983—)，男，博士，工程师，从事GIS相关的技术研究和系统开发。E-mail：whu_hebiao@hotmail.com

一、引言

在规划土地管理信息系统中，地理信息系统提供的一个重要功能是叠置分析，即通过空间叠置分析获取待分析地块(或图斑)与已有地块的空间压盖关系，并进一步分析从而得出业务结论。如判断一个地块是否占用了基本农田范围、一个建筑物是否落入了禁止建设区等是空间叠置分析算法的典型应用，是规划或土地管理信息系统中的基本功能。

GIS以分层的方式组织数据，将地理要素按照专题进行组织，每一个专题是一个图层，如土地利用总体规划层、城市总体规划层、土地利用现状层、生态控制线层等。一般规划或土地管理部门都有众多的图层，每一个图层的空间叠置分析逻辑大同小异，分析得出的业务结论不完全一致。若每一个图层开发一套独立的叠置分析功能，将给系统开发和维护带来较大的负担，而建立图文表一体化的可配置叠置分析框架可解决上述问题。

二、系统总体设计

1. 框架目标

图文表一体化的可配置叠置分析框架，解决两方面的问题：①统一叠置分析结果的表达形式，叠置分析的结果可以抽象为图、文、表3部分，图是对分析地块、空间压盖地块及周边环境的图形可视化表达，文是对压盖关系的文字描述，表是对结果的统计分析汇总；②解决功能重复开发的问题，建立可配置的分析框架可使系统功能不受图层变化的影响，仅仅通过配置即可实现图层的结构调整或图层种类的增减。

2. 总体架构设计

框架基于SOA思想，主体部分采用Java EE应用开发体系实现，GIS功能基于.NET平台和ArcGIS Engine进行开发，各功能模块间通过Web Services接口通信，降低模块间的耦合。属性数据库采用Oracle数据库进行管理，图形数据库采用ArcSDE管理。图文表一体化的结果采用Word格式输出。整体架构如图1所示。

图1　整体架构

3. 系统功能模块

图文表一体化的可配置叠置分析框架由配置管理、拓扑分析、关联统计、意见生成、制图和解析引擎等功能模块构成。配置管理的主要功能是图层元数据的管理，元数据包括图层的物理存储信息，即SDE服务器的连接信息、要素集、要素类信息、图层与业务属性表关联信息、图层字段的中英文对照和值域等信息，元数据信息为核查框架的自动工作提供基础；拓扑分析模块实现空间图形的拓扑关系运算；关联统计模块针对拓扑分析的结果，将图形关联业务属性进行业务规则的比对和基于业务的统计；意见生成模块实现业务预定义的标准格式的意见文本生成；制图模块实现空间压盖关系的图示展示；解析引擎负责整体流程的实现，叠置分析框架的运行过程与配置库紧密联系，解析引擎执行一个固定的过程，读取解析配置信息，调用拓扑分析服务，获取返回字段集和值信息，进行统计，生成意见文本，制图，然后输出结果。各功能模块间的调用关系如图2所示。

图2　功能模块划分及调用流程

4. 关键技术

叠置分析框架基于配置信息运行，数据库及SDE元数据的配置信息易于表达，而统计规则和意见文本模块的配置相对复杂。

(1) 统计规则配置

统计规则是配置一个图层的叠置分析结果数据该如何统计。一个统计规则本质上由两部分构成：筛选条件、计算规则。

筛选条件是在结果集中选出符合统计要求的记录，与SQL语法类似，筛选条件可以由子筛选条件复合而成，复合规则有AND和OR两种，最简单的筛选条件由单一比较运算(如等于、大于、小于、不等于等)构成，如DLBM=‘012’， AREA >‘120.42’，默认的比较运算符为等于。

计算规则是指对结果集中要素的字段进行计数操作，如统计占用面积是指对重合面积这个字段进行数值累加的计数操作。常见的计算规则有累加数值和统计个数。示例如下：

上述XML中包含两个统计项：农用地和耕地。其中农用地即统计三大类为农用地(TBYBH=‘农用地’)的地块的重叠面积(OVERLAPAREA)总和。耕地的规则为三大类为农用地("TBYBH">农用地)同时(AND)满足地类代码为011或012或013的地块的重叠面积(OVERLAPAREA)总和。

(2) 意见模板的规则配置

意见模板的配置是实现由图层的叠置分析结果自动生成一段固定格式的文字描述。意见模板分为静态和动态两部分。静态部分是固定不变的文字，动态部分根据核查结果填充。动态部分采用特殊字符作为占位符，解析引擎在运行时分析该模板，根据占位符规则，获取对应的数据填充至意见文本。动态部分的数据来源有以下3种：

1) 配置库中的配置信息，如图层的中文描述名称：深圳市第二次土地调查数据(2010年3月上报细化版)。

2) 冲突地块的导出属性值，如地块面积、宗地号、合同号、登记号等。

3) 统计结果值，如占用农用地面积等。

一个典型的意见文本模板示例如下：

根据主办科室提供的用地CAD图(存在弧段)，该地块图形面积为[I:A]平方米，经查现有地理信息系统，地块坐标面积为[C:A]平方米。

根据地理信息系统现有资料显示，该用地与[LIST,ALL,F:PARCEL_NO]有重叠。

[LIST LOOP]与[F:PARCEL](已关联土地合约信息，合同号[F:CONTRACT_NO][F:ISSUE]签发)重叠[F:OVERLAP_AREA]平方米。

经过一个实际的叠置分析后，得出的意见文本如下：

根据主办科室提供的用地CAD图(存在弧段)，该地块图形面积为25357.51平方米，经查现有地理信息系统，地块坐标面积为25343.31平方米。

根据地理信息系统现有资料显示，该用地与A707-0079、A707-0112有重叠，其中

与A707-0079(已关联土地合约信息，合同号1998—1492(补3)已签发)重叠16966.58平方米；

与A707—0112(已关联土地合约信息，合同号2001—4028(合)未签发、2001—0028(合)已签发)重叠4152.51平方米。

三、结束语

图文表一体化的可配置叠置分析框架在深圳市规划国土委信息系统环境下得到了充分验证和良好应用，统一了各种业务图层的叠加分析结果格式，大大减少了人工组织意见文本的工作量。通过建立可配置的分析框架，在新的图层数据入库后或对现有图层数据进行结构调整后，无须对信息系统进行改造，仅进行相关配置即可进行新数据的叠置分析，也减少了系统维护人员的工作。本文所提出的框架在规划土地管理信息化工作中具有一定的参考作用。

参考文献：

[1]郭仁忠.空间分析[M].北京：高等教育出版社,2001.

[2]张文艺.GIS缓冲区和叠加分析[D].长沙：中南大学,2007.

[3]毛定山.基于计算几何的矢量数据叠加分析算法研究[D].青岛：山东科技大学,2007.

[4]张琴.基于ArcGIS Engine的土地登记图文办公系统的设计与实现[D].长沙：中南大学,2008.

[5]赵斯思,周成虎.GPU加速的多边形叠加分析[J].地理科学进展,2013(1):114-120.

[6]王少华,钟耳顺,卢浩,等.基于非均匀多级网格索引的矢量地图叠加分析算法[J].地理与地理信息科学,2013,29(3):17-20.

[7]黄雪莲,杨传勇,梁敬祖.ArcGIS Engine中矢量数据叠加分析的实现及应用[J].城市勘测,2010(3):38-40.

[8]朱效民,赵红超,刘焱,等.矢量地图叠加分析算法研究[J].中国图象图形学报, 2010,15(11):1696-1706.

[9]袁峰,周涛发,岳书仓.一种基于Mapinfo的叠加分析方法[J].物探化探计算技术,2002(1):68-70.

[10]刘森,张前进,丛琳琳.GIS叠加分析在景观规划设计中的应用[J].科技情报开发与经济,2008,18(24):151-152.

[11]夏苏琼,刘许清.ArcGIS叠加分析及在“一张图”案例中的应用[C]∥第十五届华东六省一市测绘学会学术交流会论文集(江苏上海论文分册).济南：山东省测绘学会,2012.