基于FME的宗地和界址点自动排序方法研究

周玉国

（广州市城市更新规划设计研究院有限公司，广东 广州 510030）

0.引言

从2008年至今，国家先后组织开展第二次全国地籍调查、农村土地经营权调查、农村和城镇房屋地籍调查、宅基地确权、房地一体调查等地籍调查类项目，这些项目均需要调查宗地权属。此外，宗地应按照一定的宗地空间位置顺序编号，宗地内的界址点也应按照一定的顺序原则进行编号，但在实际工作中因为现场工作铺排、权属人配合、内业人员难以把握宗地或界址点顺序编号起始位置等原因，造成初步形成的宗地调查数据中的宗地顺序编号、宗地内界址点顺序杂乱无序。若照此开展后续的成果整理与输出，（1）难以满足地籍调查等相关规范要求；（2）有关部门难以对地籍调查成果进行高效的分析与管理。本文以某地区房地一体项目为例，探讨了利用FME实现宗地与界址点按照地籍测绘有关规范进行自动编号，经测试大大提高了项目数据处理的工作效率，对本行业以及相关行业有一定的借鉴作用。

1.工作现状

目前的测绘数据处理工作中，涉及数据库、表格、文本等各类形式的数据，以及不同存储格式、不同坐标系统的空间数据，单纯依靠CAD或ArcGis、Excel等软件共同使用处理数据，涉及跨软件平台、跨不同数据格式的转换处理，势必遇到数据格式转换、空间分析、数据整合、质量检查、数值计算等多种多样的数据处理操作。常规的数据处理方式一般存在工作效率低下、数据处理准确性不高、数据处理自动化程度不够高效等问题，导致人工成本的增加。以地籍调查工作中的宗地和界址点处理为例，按照地籍调查规范要求，同一街道（街坊）内宗地按照自西向东、自上往下的顺序对宗地排序，宗地内的界址点按照界址点位置从西北角开始顺时针编号。宗地绘制顺序在街道（街坊）内自西向东呈“Z”形或者“弓”形排列，界址点号在宗地内从西北角开始按顺时针顺序排列，然而测量绘图人员大多纯手工利用南方CASS软件绘制宗地图斑以及界址点，并不能够严格按照标准顺序绘制宗地，宗地的起点可能并不在西北角、宗地号并不是严格呈“Z”形或者“弓”形。目前测绘人员一般使用以下两种方法：（1）人工使用CASS软件逐宗对宗地进行编号，逐宗对宗地内界址点进行顺序编号，虽准确性较高，但工作效率相对较低；（2）人工利用一些专业的GIS软件（如MapGis、ArcGis、SuperMap等）进行数据预处理，再结合上述GIS软件二次开发数据处理工具，相比第一种方法，工作效率虽有提高，但软件和处理工具仅针对一种数据格式或软件平台，数据格式或项目需求稍有变化，数据处理的软件平台以及程序均需更换，且非常考验测绘人员的内业处理水平及程序编写能力。因此找到一种可快速有效地处理多格式数据的方法，减轻内业人员的工作负担。

2.研究思路

FME（Feature Manipulate Engineering，简称FME）是Safe Software公司推出的一款空间数据分析、抽取、转换处理软件,该软件具有几百个转换器，通过转换器的任意组合，可实现多达几百种数据格式（模型）的相互转换，其结合了GIS的空间分析等数据处理功能。因此可以利用FME功能模块的组合，实现空间数据、非空间数据等多种类型的处理、整合、分析[1,2]。

FME可以实现的功能：浏览CAD、GIS等多种格式的空间数据，同时浏览二维、三维空间数据的图形、属性和坐标等数据，浏览TXT、PDF等多种格式的非空间数据；以一种可视化方式分析数据的图形与属性，以可视化方式自定义分步骤搭建数据处理模板,实现从原始数据到目标数据属性关系的可视化，方便随时调试数据处理程序；实现了GIS软件常用的数据分析、数据处理、数据转换等功能，包括不同坐标系之间的转换、空间叠加分析、空间相交运算、图形与属性关联等功能；提供了多种API接口，用户可以自定义扩展新的数据格式，且通过API接口将FME嵌入到应用系统中；支持如点云数据、遥感数据、网络大数据等海量数据处理,且可通过编写脚本及批处理模式自动化实现海量数据的处理与转换[1]。即使一个非测绘地理信息专业人士，只需要一键调用在FME中定制好的数据处理流程的模板文件，即可完成数据处理或数据转换工作。

本次对地籍宗地与界址点编号处理的工作思路，如图1所示。

图1 处理流程

整个数据数据处理流程共用到17个转换器以及1个自定义循环转换器，包括Orienter、Counter、BoundsExtractor、Sorter、stringPadder、CoordinateExtractor、AttributeCreator、Statis ticsCalculator、FeatureMerger、Tester、AttributeKeeper、Expressio nEvaluator、Sorter、GeometryCoercer、VertexCreator等。本例中基础实验数据为shp格式数据，共涉及2500宗宗地数据。

3.数据处理

3.1 宗地数据处理

3.1.1 工作原理

根据地籍调查工作有关规范，宗地顺序应按“Z”或“弓”型排序，本项目宗地按“Z”型排序。按照此规则，工作原理如下：

（1）对每块宗地进行唯一编号；

（2）求取每块宗地的最小外接矩形框；

（3）提取每个外接矩形框的左上角点的X、Y坐标；

（4）根据第（1）步宗地编号作为关联关系，将第（3）步求得的X、Y坐标关联至宗地的相关属性；

（5）根据第（4）步求得的X、Y坐标对每块宗地进行排序，其中Y坐标采用降序、X坐标采用升序；

（6）根据宗地编码规则，按照第（5）步求得的宗地顺序对每块宗地进行编码；

（7）成果输出。

3.1.2 工作模板

宗地排序的模块主要用到Counter、BoundsExtractor、Sorter、StringPadder函数。利用BoundsExtractor求出每块宗地外接矩形的左上角点的X与Y坐标，利用Sorter函数对每块宗地的左上角Y坐标与X坐标排序，在Sorter函数中设置Y坐标降序、X坐标升序，然后利用Counter函数对宗地号计数，最后利用StringPadder将上一步Counter得出的宗地号替换成符合用户要求的宗地序号，宗地排序流程如图2所示。

图2 宗地排序%%

3.2 界址点数据处理

3.2.1 工作原理

按照界址点编号原则，界址点应以地籍子区或项目为单位，统一自西向东、自北向南，由“1”开始顺序编号。可采用地籍子区范围内或单个项目范围内按统一规则编制的界址点号；也可以逐宗地从宗地的左上角或西北角按顺时针顺序编号。本次实验以宗地为单位，宗地左上角按顺时针方向顺序编号，原理如下：

（1）提取宗地界址点顺序编号的方向（顺时针或逆时针）；

（2）求取每块宗地的外接矩形框的西北角坐标X、Y；

（3）提取每块宗地的各个界址点坐标Xi、Yi、界址点编号i与宗地内界址点的数量N；

（5）求出每块宗地中与外接矩形框西北角坐标最近的界址点，并提取该界址点点号imax；

（6）如宗地内原始界址点顺序编号方向为顺时针，则对于界址点编号i=imax的，设置界址点起始点编号为1，对于界址点编号i＞imax的，设置界址点编号为i-imax+1，对于界址点编号i＜imax的，设置界址点编号为N-i+imax；如原始界址点顺序编号方向为逆时针，则对于界址点编号i=imax的，设置界址点起始点编号为1，对于界址点编号i＞imax的，设置界址点编号为i-imax+1，对于界址点编号i＜imax的，设置界址点编号为N+imax-i+1；

（7）成果输出。

3.2.2 工作模板

地籍测量宗地图的绘制顺序一般都是以宗地的左上角作为起点绘制宗地图，然而对于不规则宗地，内业绘图人员在绘图的时候很难判断宗地的左上角界址点，利用FME对宗地界址点排序的难点在于如何读取宗地内所有界址点以及如何判断宗地的左上角界址点。对于读取宗地界址点，可以利用FME自定义一个循环读取宗地所有界址点的循环器coordExtractor，循环器，如图3所示。

图3 界址点坐标循环读取转换器

在自定义循环器coordExtractor之前，我们首先要利用CoordinateCounter读取每个宗地的界址点数并且用AttributeCreator将每块宗地赋值CoordIndex为1，在自定义循环器里面主要用到Tester判断CoordIndex是否小于等于_coordcount，如果符合条件就利用CoordinateExtractor读取该索引值下的X与Y坐标，并且利用ExpressionEvaluator将索引值CoordIndex加1，最后添加循环Loop指向输入端，在这个循环器里面同时也添加了ExpressionEvaluator2，其作用主要是计算每个界址点坐标与宗地外接矩形框左上角的距离。

本文利用到的函数转换器有自定义循环器coordExtractor、StatisticsCalculator、FeatureMerger、AttributeCre ator、AttributeKeeper、Tester、ExpressionEvaluator、Sorter等。首先利用Tester1判断上一步的循环器计算出的每个坐标点与宗地外接矩形框左上角的距离_pointLength以及StatisticsCalculator计算出的_pointLength._min相等关系的比较，如果相等则利用AttributeCreator创建属性值ID，ID值等于CoordIndex，然后利用FeatureMerger对上一步Tester转换器所有通过以及未通过判断条件的宗地进行合并，合并后再次利用Tester2转换器判断。通过以及未通过Tester2转换器判断条件的添加ExpressionEvaluator、AttributeKeeper保留必要的属性值，输出个人要求的格式数据，界址点排序模块，如图4所示。

图4 界址点排序模板

4.实验结果及展望

点击F5运行上述数据处理模板，数据即得到自动化处理，利用该模板程序处理某地区项目2 500宗宗地图斑，只花费了3秒钟时间，与传统的人工操作GIS软件相比，工作的质量与效率均得到了极大地提高。为进一步提高数据处理模板的共享以及数据处理的效率，可以在FME Server中使用FME WorkBench定制的模板文件，从而极大地提高GIS用户之间的数据共享效率，实现了从只能使用FME WorkBench完成特定平台的转换模式，进化为通过FME Server调用可共享的FME WorkBench数据处理程序模板，从而实现任意平台之间的转换模式，而且数据处理程序模板可复用性高，对于大批量数据尤其海量数据处理非常适合。即使数据内容有所变化，但客户仅部分调整数据转换程序模板，即可满足客户端应用程序的需要。

满足以FME的语义转换为基础，再搭配灵活编写的自定义函数，FME可以轻松、快速地处理数据量大、数据结构复杂、数据格式多样化等问题，既可以分阶段、分批、分时间段完成数据的预处理、抽取、转换、编辑、集成、拓扑检查，并通过FME Server发布共享程序模板，也可以作为数据处理方案的定制工具[5]。FME已经广泛地应用于林业调查、国土“三调”或“房地一体”项目数据处理、“多规合一”数据处理、城市更新等项目数据处理中，尤其在海量、多源、多类型数据处理上的优势十分明显。

5.结束语

数据处理时，一般使用GIS软件将数据处理为符合用户需求的数据格式，数据处理效率很低且容易出错，不可能完全满足用户或不同类型项目的需要，此时往往要在GIS软件平台上进行二次开发，一旦数据格式或项目要求稍有变动，就需要改动程序，且数据处理效率不高。本文利用某“房地一体”确权登记项目的数据进行实验，证明了通过FME搭建数据处理模板，优化了工作流程，大大提高了数据处理的质量和效率。