基于開源技術(shù)獲取林保矢量同名點方法的研究

梁志強

(黑龍江省自然資源權(quán)益調(diào)查監(jiān)測院，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 研究背景

林地保護利用規(guī)劃(以下簡稱林保)從2010—2017年均采用Xian1980坐標系，從2018年度開始國家林業(yè)局要求數(shù)據(jù)采用CGCS2000坐標系，并統(tǒng)一將省級層面的2017年度林保成果數(shù)據(jù)依據(jù)測繪部門轉(zhuǎn)換軟件(參數(shù))轉(zhuǎn)換為CGCS2000坐標系，以此作為省級林地年度更新工作的基礎(chǔ)資料，地方林業(yè)主管部門獲取省局下發(fā)的林保數(shù)據(jù)就會有同一個年度的Xian1980和CGCS2000坐標系，即為轉(zhuǎn)換前和轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，可根據(jù)該數(shù)據(jù)進行同名點獲取。

地方林業(yè)部門除林保之外的其他業(yè)務(wù)工作(如營造林、森林經(jīng)營管理等資料)數(shù)據(jù)多且雜，基本都是Xian1980坐標系，根據(jù)業(yè)務(wù)要求也統(tǒng)一采用CGCS2000坐標系，都需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的坐標轉(zhuǎn)換方法是依靠轉(zhuǎn)換參數(shù)完成坐標轉(zhuǎn)換，而根據(jù)《中華人民共和國測繪法》，坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)為保密數(shù)據(jù)，對地方林業(yè)部門來說很難獲得轉(zhuǎn)換參數(shù)，對以往數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換存在著一定的轉(zhuǎn)換難度[1]。對此，借助現(xiàn)有資料可通過同名點獲取的方法，運用GIS軟件實現(xiàn)局部范圍內(nèi)的其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的坐標轉(zhuǎn)換。

2 開源技術(shù)

2.1 GDAL技術(shù)

GDAL(Geospatial Data Abstraction Library，地理空間數(shù)據(jù)抽象庫)是一個在X/MIT許可協(xié)議下的開源空間數(shù)據(jù)(柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換庫，包括讀取、寫入、轉(zhuǎn)換、處理各種柵格和矢量數(shù)據(jù)格式[2]。

OGR(OGR Simple Features Library)是GDAL的項目的一個分支，提供對矢量數(shù)據(jù)的讀/寫操作。其體系結(jié)構(gòu)包括Drivers(驅(qū)動)、Data Source(數(shù)據(jù)源)、Spatial Reference(空間參考)、Layer(圖層)、Geometry(幾何圖形)、Feature(要素)、Feature Definition(要素定義)等。

可通過GDAL讀取兩期矢量圖斑要素屬性及幾何圖形坐標節(jié)點等空間及屬性信息。

2.2 SQLite數(shù)據(jù)庫

SQLite是一款開放源代碼的基于C語言開發(fā)的輕量型嵌入式關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎，是目前使用較廣泛的嵌入式數(shù)據(jù)庫[3]。相對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，SQLite具有更好的實時性、系統(tǒng)開銷小、底層控制能力強等優(yōu)點，且能高效地利用有限資源，提高數(shù)據(jù)的存取速度，增強系統(tǒng)安全性。SQLite在使用前無須安裝數(shù)據(jù)庫引擎，數(shù)據(jù)庫是一個單獨的支持2TB的數(shù)據(jù)存儲普通磁盤文件，支持多種開發(fā)語言，可移植性好。

可通過SQLite數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)矢量圖斑的空間及屬性信息的存儲。

3 同名點獲取方法研究

采用分別讀取同一區(qū)域林保2017年度兩個坐標系的矢量數(shù)據(jù)，獲取滿足相同圖斑且點序一致的坐標點，作為同名點，形成原始坐標與目標坐標對照表；獲取同名點盡量分布均勻，滿足GIS軟件空間校正及地理配準的需要，以達到轉(zhuǎn)換誤差滿足數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換精度要求。

3.1 加載矢量數(shù)據(jù)

在Visual Studio開發(fā)環(huán)境中調(diào)用GDAL開源類庫Gdal_csharp.dll、Org_csharp.dll，使用C#代碼實現(xiàn)對GDAL注冊和相應(yīng)函數(shù)的使用。GDAL可以遍歷矢量的所有圖斑，讀取每個圖斑的屬性信息，求算投影圖形面積及各節(jié)點的X、Y坐標(圖1)。

圖1 C#+GDAL讀取SHAPE文件

分別讀取Xian1980、CGCS2000投影坐標系的矢量數(shù)據(jù)，以每個林保圖斑的林業(yè)局、林場、林班、小班(即lin_ye_ju、Lin_Chang、Lin_Ban、Xiao_Ban)作為唯一關(guān)鍵值信息；遍歷林保圖層中的所有圖斑要素，將圖斑關(guān)鍵值信息、圖斑面積、節(jié)點坐標進行讀取和計算，并進行入庫操作。為了減少數(shù)據(jù)量，僅對圖斑的第一個節(jié)點的橫縱坐標進行獲取。

3.2 矢量坐標入庫

在Visual Studio開發(fā)環(huán)境中調(diào)用System.Data.SQLite.DLL,采用C#實現(xiàn)對SQLite數(shù)據(jù)庫的使用(圖2)。

圖2 C#+SQLite數(shù)據(jù)入庫

3.2.1 創(chuàng)建“坐標對照表”，用于存儲兩套數(shù)據(jù)讀取的信息，字段為關(guān)鍵字 Text(50)、面積1980 numeric(30,10)、橫坐標 1980 numeric(30,10)、縱坐標1980numeric(30,10)、面積2000 numeric(30,10)、橫坐標2000 numeric(30,10)、縱坐標2000 numeric(30,10)。

3.2.2 分別將讀取兩套林保矢量的圖斑信息及節(jié)點坐標寫入到“坐標對照表”的相應(yīng)字段內(nèi)。

3.2.3 計算兩組坐標點直線距離，并將計算結(jié)果取整。

3.3 同名點對輸出

3.3.1 為了避免同名點坐標點對出現(xiàn)異常的情況，通過“坐標對照表”計算出的取整后的坐標直線距離，分類統(tǒng)計計算，求算出直線距離個數(shù)最多的值，并記錄該整數(shù)直線距離值，作為同名點對的一個篩選條件。

3.3.2 為了減少同名點對的數(shù)據(jù)量，將兩組面積誤差較大的也進行排除，控制面積誤差為0.02 m2，作為同名點對的一個篩選條件。

3.3.3 將滿足上述篩選條件的同名點對的坐標點進行讀取并輸出為GIS軟件識別的文本文件，編碼格式為ANSI，否則不會被識別。

3.3.4 同名點的選取必須覆蓋整個縣域范圍，盡量均勻分布。

3.4 同名點的使用

同名點對對應(yīng)的是Xian1980和CGCS2000坐標系下的源坐標與目標坐標的對應(yīng)值，林業(yè)技術(shù)人員可以將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源矢量文件，導(dǎo)入GIS軟件，并加載計算獲得同名點對，實現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換結(jié)果可以通過CGCS2000坐標系的林保數(shù)據(jù)或者已知其他類型數(shù)據(jù)進行核對，確保精度可以達到轉(zhuǎn)換要求。

4 結(jié)論

本文通過對2種坐標系的林地保護利用規(guī)劃數(shù)據(jù)進行分析，通過GDAL技術(shù)、SQLite數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)兩套數(shù)據(jù)的同名點對的獲取，該同名點對的值可以作為其他林業(yè)及其他相關(guān)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)，達到Xian1980坐標系向CGCS2000坐標系轉(zhuǎn)換的目的和精度，使林業(yè)部門在無法獲取涉密轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下，依靠現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料實現(xiàn)本部門局部區(qū)域其他類型數(shù)據(jù)的坐標轉(zhuǎn)換。