基于ArcMap的地塊分割插件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊林波，劉 歐，謝 飛，王利鴻

（1.中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650041； 2.云南師范大學(xué) 文理學(xué)院，云南 昆明 650224）

基于ArcMap的地塊分割插件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊林波1，劉 歐2，謝 飛1，王利鴻1

（1.中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650041； 2.云南師范大學(xué) 文理學(xué)院，云南 昆明 650224）

我國正在全面開展土地承包經(jīng)營權(quán)調(diào)查工作，在地塊調(diào)查過程中，涉及分戶析產(chǎn)或土地流轉(zhuǎn)的農(nóng)戶家庭需要按一定的面積、比例、數(shù)量、邊界走向等要求對承包地塊進(jìn)行分割?；贏rcMap開發(fā)了地塊分割插件，實(shí)現(xiàn)了按面積或按占股比例進(jìn)行地塊快速自動(dòng)分割，分割結(jié)果滿足農(nóng)戶面積精度和邊界走向需求，大大提高了地塊分割操作的效率，同時(shí)也減少了項(xiàng)目投入成本。

土地承包；經(jīng)營權(quán)調(diào)查；地塊分割；Add-in插件

目前，我國正在全面開展土地承包經(jīng)營權(quán)調(diào)查工作，查清承包地塊的面積和空間位置是其中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。我國集體土地承包方式大部分屬于家庭承包，二輪延包合同簽訂之后，距今已超過10 a，分戶析產(chǎn)現(xiàn)象較多，此外，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，一些農(nóng)戶的土地流轉(zhuǎn)承包給個(gè)人或單位進(jìn)行大規(guī)模農(nóng)業(yè)經(jīng)營，土地經(jīng)重新整治后地塊邊界已消失。在地塊調(diào)查過程中，涉及分戶析產(chǎn)或土地流轉(zhuǎn)的農(nóng)戶家庭需要按一定的面積、比例、數(shù)量、邊界走向等要求對承包的地塊進(jìn)行分割。ArcMap軟件平臺是使用最廣泛的確權(quán)數(shù)據(jù)處理平臺，分割的通常做法是技術(shù)員利用編輯器的裁剪、合并等工具組合，對地塊進(jìn)行操作，切割出相應(yīng)面積的地塊，當(dāng)農(nóng)戶精度要求高時(shí)，這種手動(dòng)分割方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力。筆者基于通用的ArcMap軟件平臺，開發(fā)滿足特殊需求的地塊分割插件，其成本低、靈活度高，非常適合以ArcMap軟件為數(shù)據(jù)處理平臺的項(xiàng)目實(shí)施。

1 主要算法設(shè)計(jì)

1.1 流程設(shè)計(jì)

地塊分割最基本的需求是指定一個(gè)面積，通過農(nóng)戶輸入的邊界走向，從當(dāng)前地塊中分割出指定面積大小的地塊。受地塊形狀限制，要找到既能滿足邊界輸入要求，又能滿足農(nóng)戶關(guān)心的面積要求，不能采用多項(xiàng)式求解的方式計(jì)算切割線或其集合。本文采用的方法為從邊界輸入開始，定義初始分割，將地塊分割出兩個(gè)小地塊（Pc和Pu），然后，采用一定的步長，以Pc地塊達(dá)到指定面積A為目標(biāo)，以遞歸方式切割Pc，切割出的新Pc不足目標(biāo)面積時(shí)，繼續(xù)切割，超出目標(biāo)面積時(shí)，反向切割Pu（此時(shí)Pu和Pc對象互換）。進(jìn)行下次切割前，分割出的步長小地塊始終要與未被切割的Pu合并。流程設(shè)計(jì)如圖1所示。

1.2 分割地塊算法

針對地塊分割，ArcObject本身提供了相應(yīng)的接口函數(shù)ITopologicalOperator.Cut，但該接口短時(shí)間頻繁調(diào)用時(shí)容易產(chǎn)生內(nèi)存受保護(hù)錯(cuò)誤，當(dāng)輸入要素要求超出分割地塊需求時(shí)，可能返回?zé)o法識別多邊形左右的錯(cuò)誤。因此，本文對分割地塊算法進(jìn)行了定制，主要算法為：

1）數(shù)據(jù)輸入地塊P和切割線L，順序循環(huán)地塊P的結(jié)點(diǎn)鏈，獲取切割線L的起點(diǎn)和終點(diǎn)在P上的4個(gè)端點(diǎn)ID，分別作為待生成的左、右多邊形起點(diǎn)和終點(diǎn)ID，記為nLeftFrom，nLeftTo，nRightFrom，nRightTo；

2）生成左多邊形點(diǎn)集LeftPc：①切割線結(jié)點(diǎn)加入點(diǎn)集；②如果nLeftTo小于nLeftFrom，則從P上nLeftTo結(jié)點(diǎn)開始到0結(jié)點(diǎn)逆序?qū)⒔Y(jié)點(diǎn)加入點(diǎn)集；從最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)開始到nLeftFrom結(jié)點(diǎn)，逆序?qū)⒔Y(jié)點(diǎn)加入點(diǎn)集；③如果nLeftTo大于nLeftFrom，則從nLeftTo結(jié)點(diǎn)到nLeftFrom結(jié)點(diǎn)逆序?qū)⒔Y(jié)點(diǎn)加入點(diǎn)集。

3）生成右多邊形點(diǎn)集RightPc：①首先將切割線結(jié)點(diǎn)加入點(diǎn)集；②如果nRightTo小于nRightFrom，從P上nRightFrom結(jié)點(diǎn)開始到地塊最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)順序?qū)⒔Y(jié)點(diǎn)加入點(diǎn)集，從0結(jié)點(diǎn)開始到nRightTo結(jié)點(diǎn)順序?qū)⒔Y(jié)點(diǎn)加入點(diǎn)集；③如果nRightTo大于nRightFrom，從nRightFrom結(jié)點(diǎn)到nRightTo結(jié)點(diǎn)順序?qū)⒔Y(jié)點(diǎn)加入點(diǎn)集。

1.3 獲取步長切割線算法

在遞歸算法中，切割線屬于待切割多邊形的一部分，為保證下一條切割線在切割地塊內(nèi)，對切割線的端點(diǎn)和其他結(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行處理（見圖2）。算法步驟為：①下一個(gè)切割線的端點(diǎn)由當(dāng)前切割線端點(diǎn)在多邊形邊界上獲取，如果下一個(gè)結(jié)點(diǎn)距離超過步長，采用步長距離獲取下一條切割線的端點(diǎn)，否則直接取下一個(gè)結(jié)點(diǎn)作為端點(diǎn)；②切割線內(nèi)部的結(jié)點(diǎn)以夾角的平分線作為方向、步長作為距離生成下一條切割線結(jié)點(diǎn)；③對所生成的切割線點(diǎn)集進(jìn)行檢查，剔除自相交以及在切割多邊形外部和小于結(jié)點(diǎn)最小距離的結(jié)點(diǎn)。

圖2 獲取下一條切割線

1.4 結(jié)點(diǎn)抽稀

當(dāng)步長地塊Ps和地塊Pu進(jìn)行合并后在合并邊界處會(huì)產(chǎn)生結(jié)點(diǎn)，由于程序采用了遞歸算法，當(dāng)分割精度要求高（面積容差設(shè)置很?。┗虿介L設(shè)置很小時(shí)，遞歸次數(shù)會(huì)很多，如果不進(jìn)行結(jié)點(diǎn)抽稀，最終分割出的地塊會(huì)有很多結(jié)點(diǎn)。本算法產(chǎn)生的多余結(jié)點(diǎn)都是分割線的端點(diǎn)，在合并操作完成后要對合并后的Pu多邊形進(jìn)行抽稀，剔除多邊形和上次分割線端點(diǎn)重合的點(diǎn)。抽稀時(shí)判斷當(dāng)前點(diǎn)是否與全局點(diǎn)距離以及與前后端點(diǎn)構(gòu)成的夾角在一定閾值內(nèi)。

2 地塊分割插件開發(fā)

插件界面分3個(gè)UI區(qū)域，分別是地塊設(shè)置、圖形設(shè)置、精度設(shè)置（見圖3）。根據(jù)項(xiàng)目地塊分割情況統(tǒng)計(jì)，大部分應(yīng)用屬于單個(gè)地塊分割，本插件可按實(shí)際面積進(jìn)行分割，農(nóng)戶需要分割多少，實(shí)際就分割多少；也可按比例分割，由農(nóng)戶承包經(jīng)營權(quán)合同面積和該地塊所有權(quán)利人合同面積總和的比值來確定比例進(jìn)行分割；插件還實(shí)現(xiàn)了等分、不等比例面積分割和不等比例股權(quán)分割，后2個(gè)功能需一次性錄入地塊權(quán)利人的地塊面積或合同面積。

圖3 地塊分割插件用戶界面

3 結(jié) 語

根據(jù)土地承包經(jīng)營權(quán)地塊分割的需求，利用ArcGIS Add-in技術(shù)開發(fā)了地塊分割插件。實(shí)際應(yīng)用中，技術(shù)員只需選擇地塊并在地塊上輸入或選擇多段線（農(nóng)戶確定的邊界走向），指定面積或占股比例，程序可快速、自動(dòng)在地塊上分割出需要的子地塊。還實(shí)現(xiàn)了分戶析產(chǎn)的農(nóng)戶需要對承包地塊進(jìn)行等分批量操作。該工具操作簡單，參數(shù)設(shè)置靈活，對作業(yè)流程和數(shù)據(jù)格式（圖形特征要求除外）無要求，可適應(yīng)不同規(guī)模的地塊分割，在滿足精度和邊界走向的要求前提下，大大縮短了地塊分割操作的時(shí)間。

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P208

B

1672-4623（2016）10-0080-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.10.024

楊林波，高級工程師，主要從事測繪、3S集成技術(shù)應(yīng)用研究等工作。

2016-01-06。

項(xiàng)目來源：云南省科技廳重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目（2013ZB006）。