基于3S技術(shù)的土地整治圖庫一體化技術(shù)路線研究

高麗飛

摘 ? 要：本文基于筆者的工作實踐，提出圖庫一體化的工作模式，即通過一種圖形信息化技術(shù)把制圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存入數(shù)據(jù)庫，滿足日常的空間數(shù)據(jù)管理需求，通過一種信息圖形化技術(shù)再把出庫數(shù)據(jù)“還原”成入庫前的數(shù)據(jù)，以一種無損的、可逆的方式把制圖數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫管理等融為一體。實踐證明，應(yīng)用圖庫一體化管理模式可有效提高土地整治采集與處理工作的精度和效率，極大提升土地整治項目各環(huán)節(jié)的作業(yè)效率與工作質(zhì)量，具有極為重要的應(yīng)用與推廣價值。

關(guān)鍵詞：圖庫一體化 ?土地整治 ?GIS ?技術(shù)路線

中圖分類號：F301 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0025-02

1 ?引言

土地整治的基本內(nèi)涵是指在一定區(qū)域內(nèi)，通過采取行政、經(jīng)濟(jì)和法律等手段，按照土地利用總體規(guī)劃、城市規(guī)劃、土地整治專項規(guī)劃確定的目標(biāo)和用途，對土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)整改造、綜合整治，促進(jìn)土地的合理利用，提高土地集約利用率和產(chǎn)出率，改善生產(chǎn)、生活條件和生態(tài)環(huán)境的過程，其實質(zhì)是合理組織土地利用。

現(xiàn)階段，我國的土地整治項目中很多測繪單位都是外業(yè)測繪人員負(fù)責(zé)外業(yè)地形點的測繪和地形圖的編繪，其使用的制圖軟件大部分都是南方CASS，南方CASS軟件是基于AutoCAD平臺進(jìn)行二次開發(fā)的數(shù)字化測繪數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其具有強(qiáng)大的繪圖功能和處理矢量圖形的能力，但處理對象屬性方面及空間分析功能欠缺，原因如下：（1）對屬性信息管理的能力較弱，制圖與數(shù)據(jù)庫管理各成體系，導(dǎo)致空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)不能一體化管理，信息反饋渠道不暢;（2）檢查圖件數(shù)據(jù)是否符合規(guī)范的流程復(fù)雜，工作量巨大、自動化程度低、且質(zhì)檢質(zhì)量難以保證;（3）制圖工作流程不連續(xù)，缺乏一致的用戶界面。制圖數(shù)據(jù)與GIS建庫數(shù)據(jù)為兩套數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫拼接。

圖庫一體化是指通過一種圖形信息化技術(shù)把制圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存入數(shù)據(jù)庫，滿足日常的空間數(shù)據(jù)管理需求，通過一種信息圖形化技術(shù)再把出庫數(shù)據(jù)“還原”成入庫前的數(shù)據(jù)，以一種無損的、可逆的方式把制圖數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫管理等融為一體。在生產(chǎn)中由一個系統(tǒng)來管理制圖數(shù)據(jù)成果與建庫數(shù)據(jù)成果。因此，將數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫中，加強(qiáng)對數(shù)據(jù)質(zhì)量的管理與控制，同時制圖數(shù)據(jù)也隨著建庫數(shù)據(jù)的更新而自動更新的方式十分必要。

2 ?技術(shù)路線

本文從我國土地整治項目的現(xiàn)狀和實際需求出發(fā)，重點考慮了外業(yè)數(shù)據(jù)采集、竣工圖件自動化輸出、內(nèi)業(yè)成果自動提取等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對土地整治項目圖庫一體化管理的技術(shù)流程進(jìn)行了梳理和研究，設(shè)計了土地整治項目圖庫一體化管理流程。如圖1所示。

本文中，土地整治項目的圖庫一體化管理模式是基于外業(yè)測點數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入轉(zhuǎn)化成圖和CASS成圖導(dǎo)入兩種方式將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Personal Geodatabase中。首先，按照國家地形圖圖式規(guī)定設(shè)計一體化數(shù)據(jù)制圖模板制作竣工圖，方便地圖內(nèi)容合理化表達(dá);其次，對圖件進(jìn)行質(zhì)檢加強(qiáng)成果質(zhì)量，確保圖件成果質(zhì)量后納入批次，不合格的竣工圖進(jìn)行修改合格后納入批次;再次，由于批次數(shù)據(jù)是包含整個縣/鎮(zhèn)的全部數(shù)據(jù)，對于只能儲存2GB的Personal Geodatabase來說數(shù)據(jù)量較大，而File Geodatabase以一個資料夾方式存儲，資料庫無限制，每個表限制為1TB。因此，需將批次數(shù)據(jù)導(dǎo)入到FileGeodatabase中完成批量數(shù)據(jù)自動化統(tǒng)計與輸出。最后根據(jù)模板文件、映射文件及Word及Excel標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取以獲得項目所需文本、表格材料并自動輸出相關(guān)圖件。

3 ?外業(yè)成果導(dǎo)入

3.1 外業(yè)測點導(dǎo)入

傳統(tǒng)的外業(yè)測量人員是通過專業(yè)的測量儀器測得碎部點，將成果輸入到計算機(jī)，用CASS軟件繪制出地籍圖，按照圖示符號逐點連線，通過復(fù)雜的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行圖件生成，這種作業(yè)方式不僅復(fù)雜程度高浪費了大量的人力資源，且準(zhǔn)確率低。為了最大程度的照顧傳統(tǒng)的作業(yè)方式，在此提出通過將外業(yè)測得的控制點數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化成GIS成果圖件數(shù)據(jù)。

根據(jù)土地整治業(yè)務(wù)項目流程的實際情況導(dǎo)入外業(yè)測點的步驟如下：首先讀取野外測點數(shù)據(jù)到同一圖層中，其中每個測點數(shù)據(jù)包含四列，分別為地物編碼列、X值、Y值、Z值;其次將讀取到的地物編碼列的前三位數(shù)值與數(shù)據(jù)庫中的要素類型表進(jìn)行匹配，通過要素編碼確定其要素類型;再次讀取同一類要素的地物編碼列的后三位數(shù)值，根據(jù)其順序判斷連接關(guān)系（相鄰數(shù)字為相鄰點）;然后將同一類型要素可連接的點連接成線，單獨的點不做處理;最后將連成的線狀數(shù)據(jù)存至另一圖層，自動成圖。

3.2 CASS成圖導(dǎo)入

對于大量已經(jīng)由 CASS 軟件繪制好的圖件，為了更有效地對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作，而在數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過程中會存在轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)內(nèi)容的丟失或者屬性信息不一致的情況，降低了數(shù)據(jù)的利用率。因此，實現(xiàn) CASS 與 ArcGIS 數(shù)據(jù)的無損轉(zhuǎn)換十分必要。

CASS 中數(shù)據(jù)幾何由線構(gòu)成，而ArcGIS中數(shù)據(jù)幾何分為點、線、面。實現(xiàn)CASS 到 Personal Geodatabase的無損轉(zhuǎn)換需通過建立CASS線型與幾何點、線、面的映射關(guān)系實現(xiàn)。在土地整治業(yè)務(wù)中具體按照如下方式進(jìn)行：（1）根據(jù) CASS中的地物線型、地物顏色、地物編碼等參數(shù)信息，在ArcGIS 中建立兩者圖層、地物的映射關(guān)系，并記錄到地物類型編碼表中;（2）在ArcGIS 中建立周邊參考點、線、面三個不同幾何類型的圖層，將CASS地物重新劃分成ArcGIS 中的點、線、面三種類型;（3）將CASS塊數(shù)據(jù)劃分成幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，通過映射關(guān)系與幾何數(shù)據(jù)構(gòu)建Personal Geodatabase 格式的圖層要素;（4）通過映射關(guān)系與屬性數(shù)據(jù)填充圖層屬性，完成數(shù)據(jù)預(yù)處理。

4 ?成果管理與輸出

4.1 圖件成果模板設(shè)計

出圖數(shù)據(jù)的核心在于圖面的表示，即按照圖式要求對地圖內(nèi)容進(jìn)行合理化表達(dá)，應(yīng)先嚴(yán)格按照土地整治竣工圖制圖規(guī)范制作一體化數(shù)據(jù)制圖模板，確保制圖輸出時符合相關(guān)的規(guī)定與要求。本文通過設(shè)計多種比例尺的制圖模板實現(xiàn)土地整治竣工圖的所見即所得的繪制。定義要素的幾何分類、分層、屬性、地圖符號、圖廓整飾等內(nèi)容。在制圖表達(dá)模板定制時，根據(jù)地圖表示地區(qū)范圍的大小、圖幅的大小和表示內(nèi)容的詳略等不同情況設(shè)計1：500或1：1000等不同比例尺模板，圖層按照自上而下的空間位置排放順序以解決點、線、面三類特征要素的壓蓋，同時也要設(shè)計好同一圖層內(nèi)各要素的疊置關(guān)系。

4.2 數(shù)據(jù)抽取與自動化輸出

文本材料的抽取方式是根據(jù)其類型創(chuàng)建模板文件，針對模板文件創(chuàng)建映射文件，建立模板文件與映射文件之間的對應(yīng)關(guān)系來實現(xiàn)的。表格文件抽取具體按照如下方式進(jìn)行：（1）根據(jù)表格類型創(chuàng)建表格模板文件，確定每個具體單元格插入值的屬性，設(shè)置Excel書簽記錄表格變量位置信息;（2）針對表格模板文件創(chuàng)建映射文件，映射文件記錄插入單元格的目標(biāo)位置、目標(biāo)來源文件、具體表名、來源類型等屬性信息;（3）遍歷表格模板文件中Excel書簽記錄，根據(jù)變量的標(biāo)記從源數(shù)據(jù)（竣工圖批次圖件數(shù)據(jù)）中抽取需要數(shù)據(jù);（4）根據(jù)映射關(guān)系中記錄的單元格填充公式：單元填充、多元拼接及多元運算多種類型，判斷單元格填充方式，統(tǒng)計匯總，自動插入與更新統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息;（5）通過這種方法處理所有表格材料模板文件，并統(tǒng)一輸出到指定目錄，完成批量表格數(shù)據(jù)的自動化統(tǒng)計與輸出。

5 ?結(jié)語

本文對土地整治項目的圖庫一體化管理模式進(jìn)行研究，針對數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范、圖件制作與質(zhì)檢返工率高、成果管理效率低下等問題，開發(fā)CASS-ArcGIS的轉(zhuǎn)換、自動數(shù)據(jù)抽取、自動圖件質(zhì)檢與批量圖件輸出等模塊，構(gòu)建出一套工程化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的土地整治數(shù)據(jù)采集與圖件成果管理圖庫一體化模式。運用此模式制作單幅竣工圖的速度是傳統(tǒng)作業(yè)模式的2～3倍;而對于批量數(shù)據(jù)抽取的處理效率隨著數(shù)據(jù)量的增大更顯優(yōu)勢。實際項目實施中，處理一個具有53幅竣工圖的鄉(xiāng)鎮(zhèn)批次，在傳統(tǒng)作業(yè)模式下消耗28人時，而此模式下僅耗時3.2人時，是傳統(tǒng)作業(yè)模式的8～9倍。實踐證明，應(yīng)用圖庫一體化管理模式可有效提高土地整治采集與處理工作的精度和效率，極大提升土地整治項目各環(huán)節(jié)的作業(yè)效率與工作質(zhì)量，具有極為重要的應(yīng)用與推廣價值。

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