基于FME的宗地和界址點(diǎn)自動排序方法研究

周玉國

（廣州市城市更新規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510030）

0.引言

從2008年至今，國家先后組織開展第二次全國地籍調(diào)查、農(nóng)村土地經(jīng)營權(quán)調(diào)查、農(nóng)村和城鎮(zhèn)房屋地籍調(diào)查、宅基地確權(quán)、房地一體調(diào)查等地籍調(diào)查類項目，這些項目均需要調(diào)查宗地權(quán)屬。此外，宗地應(yīng)按照一定的宗地空間位置順序編號，宗地內(nèi)的界址點(diǎn)也應(yīng)按照一定的順序原則進(jìn)行編號，但在實(shí)際工作中因為現(xiàn)場工作鋪排、權(quán)屬人配合、內(nèi)業(yè)人員難以把握宗地或界址點(diǎn)順序編號起始位置等原因，造成初步形成的宗地調(diào)查數(shù)據(jù)中的宗地順序編號、宗地內(nèi)界址點(diǎn)順序雜亂無序。若照此開展后續(xù)的成果整理與輸出，（1）難以滿足地籍調(diào)查等相關(guān)規(guī)范要求；（2）有關(guān)部門難以對地籍調(diào)查成果進(jìn)行高效的分析與管理。本文以某地區(qū)房地一體項目為例，探討了利用FME實(shí)現(xiàn)宗地與界址點(diǎn)按照地籍測繪有關(guān)規(guī)范進(jìn)行自動編號，經(jīng)測試大大提高了項目數(shù)據(jù)處理的工作效率，對本行業(yè)以及相關(guān)行業(yè)有一定的借鑒作用。

1.工作現(xiàn)狀

目前的測繪數(shù)據(jù)處理工作中，涉及數(shù)據(jù)庫、表格、文本等各類形式的數(shù)據(jù)，以及不同存儲格式、不同坐標(biāo)系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)，單純依靠CAD或ArcGis、Excel等軟件共同使用處理數(shù)據(jù)，涉及跨軟件平臺、跨不同數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換處理，勢必遇到數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、空間分析、數(shù)據(jù)整合、質(zhì)量檢查、數(shù)值計算等多種多樣的數(shù)據(jù)處理操作。常規(guī)的數(shù)據(jù)處理方式一般存在工作效率低下、數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確性不高、數(shù)據(jù)處理自動化程度不夠高效等問題，導(dǎo)致人工成本的增加。以地籍調(diào)查工作中的宗地和界址點(diǎn)處理為例，按照地籍調(diào)查規(guī)范要求，同一街道（街坊）內(nèi)宗地按照自西向東、自上往下的順序?qū)ψ诘嘏判?，宗地?nèi)的界址點(diǎn)按照界址點(diǎn)位置從西北角開始順時針編號。宗地繪制順序在街道（街坊）內(nèi)自西向東呈“Z”形或者“弓”形排列，界址點(diǎn)號在宗地內(nèi)從西北角開始按順時針順序排列，然而測量繪圖人員大多純手工利用南方CASS軟件繪制宗地圖斑以及界址點(diǎn)，并不能夠嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)順序繪制宗地，宗地的起點(diǎn)可能并不在西北角、宗地號并不是嚴(yán)格呈“Z”形或者“弓”形。目前測繪人員一般使用以下兩種方法：（1）人工使用CASS軟件逐宗對宗地進(jìn)行編號，逐宗對宗地內(nèi)界址點(diǎn)進(jìn)行順序編號，雖準(zhǔn)確性較高，但工作效率相對較低；（2）人工利用一些專業(yè)的GIS軟件（如MapGis、ArcGis、SuperMap等）進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，再結(jié)合上述GIS軟件二次開發(fā)數(shù)據(jù)處理工具，相比第一種方法，工作效率雖有提高，但軟件和處理工具僅針對一種數(shù)據(jù)格式或軟件平臺，數(shù)據(jù)格式或項目需求稍有變化，數(shù)據(jù)處理的軟件平臺以及程序均需更換，且非?？简灉y繪人員的內(nèi)業(yè)處理水平及程序編寫能力。因此找到一種可快速有效地處理多格式數(shù)據(jù)的方法，減輕內(nèi)業(yè)人員的工作負(fù)擔(dān)。

2.研究思路

FME（Feature Manipulate Engineering，簡稱FME）是Safe Software公司推出的一款空間數(shù)據(jù)分析、抽取、轉(zhuǎn)換處理軟件,該軟件具有幾百個轉(zhuǎn)換器，通過轉(zhuǎn)換器的任意組合，可實(shí)現(xiàn)多達(dá)幾百種數(shù)據(jù)格式（模型）的相互轉(zhuǎn)換，其結(jié)合了GIS的空間分析等數(shù)據(jù)處理功能。因此可以利用FME功能模塊的組合，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)、非空間數(shù)據(jù)等多種類型的處理、整合、分析[1,2]。

FME可以實(shí)現(xiàn)的功能：瀏覽CAD、GIS等多種格式的空間數(shù)據(jù)，同時瀏覽二維、三維空間數(shù)據(jù)的圖形、屬性和坐標(biāo)等數(shù)據(jù)，瀏覽TXT、PDF等多種格式的非空間數(shù)據(jù)；以一種可視化方式分析數(shù)據(jù)的圖形與屬性，以可視化方式自定義分步驟搭建數(shù)據(jù)處理模板,實(shí)現(xiàn)從原始數(shù)據(jù)到目標(biāo)數(shù)據(jù)屬性關(guān)系的可視化，方便隨時調(diào)試數(shù)據(jù)處理程序；實(shí)現(xiàn)了GIS軟件常用的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能，包括不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換、空間疊加分析、空間相交運(yùn)算、圖形與屬性關(guān)聯(lián)等功能；提供了多種API接口，用戶可以自定義擴(kuò)展新的數(shù)據(jù)格式，且通過API接口將FME嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中；支持如點(diǎn)云數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)等海量數(shù)據(jù)處理,且可通過編寫腳本及批處理模式自動化實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的處理與轉(zhuǎn)換[1]。即使一個非測繪地理信息專業(yè)人士，只需要一鍵調(diào)用在FME中定制好的數(shù)據(jù)處理流程的模板文件，即可完成數(shù)據(jù)處理或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作。

本次對地籍宗地與界址點(diǎn)編號處理的工作思路，如圖1所示。

圖1 處理流程

整個數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理流程共用到17個轉(zhuǎn)換器以及1個自定義循環(huán)轉(zhuǎn)換器，包括Orienter、Counter、BoundsExtractor、Sorter、stringPadder、CoordinateExtractor、AttributeCreator、Statis ticsCalculator、FeatureMerger、Tester、AttributeKeeper、Expressio nEvaluator、Sorter、GeometryCoercer、VertexCreator等。本例中基礎(chǔ)實(shí)驗數(shù)據(jù)為shp格式數(shù)據(jù)，共涉及2500宗宗地數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)處理

3.1 宗地數(shù)據(jù)處理

3.1.1 工作原理

根據(jù)地籍調(diào)查工作有關(guān)規(guī)范，宗地順序應(yīng)按“Z”或“弓”型排序，本項目宗地按“Z”型排序。按照此規(guī)則，工作原理如下：

（1）對每塊宗地進(jìn)行唯一編號；

（2）求取每塊宗地的最小外接矩形框；

（3）提取每個外接矩形框的左上角點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)；

（4）根據(jù)第（1）步宗地編號作為關(guān)聯(lián)關(guān)系，將第（3）步求得的X、Y坐標(biāo)關(guān)聯(lián)至宗地的相關(guān)屬性；

（5）根據(jù)第（4）步求得的X、Y坐標(biāo)對每塊宗地進(jìn)行排序，其中Y坐標(biāo)采用降序、X坐標(biāo)采用升序；

（6）根據(jù)宗地編碼規(guī)則，按照第（5）步求得的宗地順序?qū)γ繅K宗地進(jìn)行編碼；

（7）成果輸出。

3.1.2 工作模板

宗地排序的模塊主要用到Counter、BoundsExtractor、Sorter、StringPadder函數(shù)。利用BoundsExtractor求出每塊宗地外接矩形的左上角點(diǎn)的X與Y坐標(biāo)，利用Sorter函數(shù)對每塊宗地的左上角Y坐標(biāo)與X坐標(biāo)排序，在Sorter函數(shù)中設(shè)置Y坐標(biāo)降序、X坐標(biāo)升序，然后利用Counter函數(shù)對宗地號計數(shù)，最后利用StringPadder將上一步Counter得出的宗地號替換成符合用戶要求的宗地序號，宗地排序流程如圖2所示。

圖2 宗地排序%%

3.2 界址點(diǎn)數(shù)據(jù)處理

3.2.1 工作原理

按照界址點(diǎn)編號原則，界址點(diǎn)應(yīng)以地籍子區(qū)或項目為單位，統(tǒng)一自西向東、自北向南，由“1”開始順序編號。可采用地籍子區(qū)范圍內(nèi)或單個項目范圍內(nèi)按統(tǒng)一規(guī)則編制的界址點(diǎn)號；也可以逐宗地從宗地的左上角或西北角按順時針順序編號。本次實(shí)驗以宗地為單位，宗地左上角按順時針方向順序編號，原理如下：

（1）提取宗地界址點(diǎn)順序編號的方向（順時針或逆時針）；

（2）求取每塊宗地的外接矩形框的西北角坐標(biāo)X、Y；

（3）提取每塊宗地的各個界址點(diǎn)坐標(biāo)Xi、Yi、界址點(diǎn)編號i與宗地內(nèi)界址點(diǎn)的數(shù)量N；

（5）求出每塊宗地中與外接矩形框西北角坐標(biāo)最近的界址點(diǎn)，并提取該界址點(diǎn)點(diǎn)號imax；

（6）如宗地內(nèi)原始界址點(diǎn)順序編號方向為順時針，則對于界址點(diǎn)編號i=imax的，設(shè)置界址點(diǎn)起始點(diǎn)編號為1，對于界址點(diǎn)編號i＞imax的，設(shè)置界址點(diǎn)編號為i-imax+1，對于界址點(diǎn)編號i＜imax的，設(shè)置界址點(diǎn)編號為N-i+imax；如原始界址點(diǎn)順序編號方向為逆時針，則對于界址點(diǎn)編號i=imax的，設(shè)置界址點(diǎn)起始點(diǎn)編號為1，對于界址點(diǎn)編號i＞imax的，設(shè)置界址點(diǎn)編號為i-imax+1，對于界址點(diǎn)編號i＜imax的，設(shè)置界址點(diǎn)編號為N+imax-i+1；

（7）成果輸出。

3.2.2 工作模板

地籍測量宗地圖的繪制順序一般都是以宗地的左上角作為起點(diǎn)繪制宗地圖，然而對于不規(guī)則宗地，內(nèi)業(yè)繪圖人員在繪圖的時候很難判斷宗地的左上角界址點(diǎn)，利用FME對宗地界址點(diǎn)排序的難點(diǎn)在于如何讀取宗地內(nèi)所有界址點(diǎn)以及如何判斷宗地的左上角界址點(diǎn)。對于讀取宗地界址點(diǎn)，可以利用FME自定義一個循環(huán)讀取宗地所有界址點(diǎn)的循環(huán)器coordExtractor，循環(huán)器，如圖3所示。

圖3 界址點(diǎn)坐標(biāo)循環(huán)讀取轉(zhuǎn)換器

在自定義循環(huán)器coordExtractor之前，我們首先要利用CoordinateCounter讀取每個宗地的界址點(diǎn)數(shù)并且用AttributeCreator將每塊宗地賦值CoordIndex為1，在自定義循環(huán)器里面主要用到Tester判斷CoordIndex是否小于等于_coordcount，如果符合條件就利用CoordinateExtractor讀取該索引值下的X與Y坐標(biāo)，并且利用ExpressionEvaluator將索引值CoordIndex加1，最后添加循環(huán)Loop指向輸入端，在這個循環(huán)器里面同時也添加了ExpressionEvaluator2，其作用主要是計算每個界址點(diǎn)坐標(biāo)與宗地外接矩形框左上角的距離。

本文利用到的函數(shù)轉(zhuǎn)換器有自定義循環(huán)器coordExtractor、StatisticsCalculator、FeatureMerger、AttributeCre ator、AttributeKeeper、Tester、ExpressionEvaluator、Sorter等。首先利用Tester1判斷上一步的循環(huán)器計算出的每個坐標(biāo)點(diǎn)與宗地外接矩形框左上角的距離_pointLength以及StatisticsCalculator計算出的_pointLength._min相等關(guān)系的比較，如果相等則利用AttributeCreator創(chuàng)建屬性值ID，ID值等于CoordIndex，然后利用FeatureMerger對上一步Tester轉(zhuǎn)換器所有通過以及未通過判斷條件的宗地進(jìn)行合并，合并后再次利用Tester2轉(zhuǎn)換器判斷。通過以及未通過Tester2轉(zhuǎn)換器判斷條件的添加ExpressionEvaluator、AttributeKeeper保留必要的屬性值，輸出個人要求的格式數(shù)據(jù)，界址點(diǎn)排序模塊，如圖4所示。

圖4 界址點(diǎn)排序模板

4.實(shí)驗結(jié)果及展望

點(diǎn)擊F5運(yùn)行上述數(shù)據(jù)處理模板，數(shù)據(jù)即得到自動化處理，利用該模板程序處理某地區(qū)項目2 500宗宗地圖斑，只花費(fèi)了3秒鐘時間，與傳統(tǒng)的人工操作GIS軟件相比，工作的質(zhì)量與效率均得到了極大地提高。為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)處理模板的共享以及數(shù)據(jù)處理的效率，可以在FME Server中使用FME WorkBench定制的模板文件，從而極大地提高GIS用戶之間的數(shù)據(jù)共享效率，實(shí)現(xiàn)了從只能使用FME WorkBench完成特定平臺的轉(zhuǎn)換模式，進(jìn)化為通過FME Server調(diào)用可共享的FME WorkBench數(shù)據(jù)處理程序模板，從而實(shí)現(xiàn)任意平臺之間的轉(zhuǎn)換模式，而且數(shù)據(jù)處理程序模板可復(fù)用性高，對于大批量數(shù)據(jù)尤其海量數(shù)據(jù)處理非常適合。即使數(shù)據(jù)內(nèi)容有所變化，但客戶僅部分調(diào)整數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序模板，即可滿足客戶端應(yīng)用程序的需要。

滿足以FME的語義轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，再搭配靈活編寫的自定義函數(shù)，F(xiàn)ME可以輕松、快速地處理數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)格式多樣化等問題，既可以分階段、分批、分時間段完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理、抽取、轉(zhuǎn)換、編輯、集成、拓?fù)錂z查，并通過FME Server發(fā)布共享程序模板，也可以作為數(shù)據(jù)處理方案的定制工具[5]。FME已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于林業(yè)調(diào)查、國土“三調(diào)”或“房地一體”項目數(shù)據(jù)處理、“多規(guī)合一”數(shù)據(jù)處理、城市更新等項目數(shù)據(jù)處理中，尤其在海量、多源、多類型數(shù)據(jù)處理上的優(yōu)勢十分明顯。

5.結(jié)束語

數(shù)據(jù)處理時，一般使用GIS軟件將數(shù)據(jù)處理為符合用戶需求的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)處理效率很低且容易出錯，不可能完全滿足用戶或不同類型項目的需要，此時往往要在GIS軟件平臺上進(jìn)行二次開發(fā)，一旦數(shù)據(jù)格式或項目要求稍有變動，就需要改動程序，且數(shù)據(jù)處理效率不高。本文利用某“房地一體”確權(quán)登記項目的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗，證明了通過FME搭建數(shù)據(jù)處理模板，優(yōu)化了工作流程，大大提高了數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量和效率。