基于FME 的土地確權(quán)中宗地自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量檢查研究

王海雁

（山西元圖測(cè)繪有限公司，山西 太原 030002）

0 引言

宗地是地籍調(diào)查的基本單元，用于界定當(dāng)前范圍內(nèi)土地的歸屬及使用權(quán)問(wèn)題。宗地圖是地籍制圖中最重要的圖形要素，在土地確權(quán)等工作中扮演著重要的角色，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接影響土地確權(quán)工作的最終質(zhì)量。在實(shí)際的內(nèi)業(yè)工作中，宗地圖通常包含了大量的人工采集成果，對(duì)其數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查至關(guān)重要。因此，本文以CASS 軟件采集而來(lái)的原始地籍調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用FME 實(shí)現(xiàn)基于原始CASS 宗地?cái)?shù)據(jù)的屬性篩查、幾何對(duì)象提取、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、質(zhì)量檢查等功能。

1 土地確權(quán)基本概念

1.1 土地確權(quán)流程

農(nóng)村集體建設(shè)用地、宅基地作為我國(guó)農(nóng)村土地的組成部分，近年來(lái)，國(guó)家對(duì)其越來(lái)越重視，從2014年起，全國(guó)土地確權(quán)工作有序全面地展開(kāi)。為了切實(shí)維護(hù)農(nóng)民的權(quán)益，建立一套完善的農(nóng)村集體建設(shè)用地、宅基地管理體系變得十分有必要。因此，近年來(lái)國(guó)家、省、市對(duì)農(nóng)村集體建設(shè)用地、宅基地要求登記以及發(fā)證，并且對(duì)其使用狀況進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的調(diào)查研究，逐步建立起權(quán)屬明確、數(shù)據(jù)清晰、圖表一致、真實(shí)的宗地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。土地確權(quán)基本流程如圖1 所示。

圖1 土地確權(quán)基本流程圖

1.2 界址調(diào)查基本原則

界址調(diào)查是土地確權(quán)的關(guān)鍵工作之一，同時(shí)也是宗地圖中界址點(diǎn)的重要參考信息。界址點(diǎn)規(guī)定了宗地的地理位置，同時(shí)在宗地圖中宗地幾何構(gòu)面過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。界址調(diào)查需要遵循一定的原則，概括來(lái)說(shuō)如下：

1）對(duì)于資料合法、界址明確、經(jīng)實(shí)地核實(shí)界址無(wú)變化的宗地來(lái)說(shuō)，可直接利用已有資料填寫(xiě)調(diào)查表。原土地權(quán)屬來(lái)源資料即作為附屬文件。

2）土地權(quán)屬來(lái)源資料中的界址不明確的宗地，以及界址與實(shí)地不一致的宗地，需要現(xiàn)場(chǎng)指界，并將實(shí)際用地界線和批準(zhǔn)用地界線標(biāo)繪到工作底圖上，在調(diào)查表的權(quán)屬調(diào)查記事及調(diào)查員意見(jiàn)欄中說(shuō)明。

3）無(wú)土地權(quán)屬來(lái)源的資料，依據(jù)法律法規(guī)及有關(guān)政策規(guī)定，經(jīng)核實(shí)為合法擁有或使用的土地，可根據(jù)雙方協(xié)商、實(shí)際利用狀況及地方習(xí)慣現(xiàn)場(chǎng)指界。

4）界址線有爭(zhēng)議的，按照土地權(quán)屬爭(zhēng)議調(diào)處的相關(guān)規(guī)定處理后，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指界。

5）直接引用國(guó)有土地登記發(fā)證界線的，不需現(xiàn)場(chǎng)指界，只需將國(guó)有土地發(fā)證相關(guān)界址資料作為調(diào)查表的附件。

2 FME關(guān)鍵技術(shù)

2.1 FME基本概念

FME 是加拿大Safe Software 公司開(kāi)發(fā)的一套空間數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它提供了一系列數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換模塊［1］。通過(guò)對(duì)上百種格式的空間數(shù)據(jù)整合，實(shí)現(xiàn)了多領(lǐng)域、多模態(tài)、異構(gòu)數(shù)據(jù)的互操作，具備了靈活整合300 多種空間和非空間數(shù)據(jù)的功能，包括CAD、GIS、點(diǎn)云數(shù)據(jù)等。

FME 的解決方案包括Desktop 和Server，其中Desktop 提供了桌面級(jí)的可視化數(shù)據(jù)操作方法，具有界面簡(jiǎn)易、方法直觀、操作豐富的特點(diǎn)。Desktop通過(guò)讀模塊功能實(shí)現(xiàn)了多種格式的讀取錄入，同時(shí)利用寫(xiě)模塊可以自定義輸出格式，以達(dá)到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的目的。為了適應(yīng)不同數(shù)據(jù)格式之間的變換與遷移，F(xiàn)ME Desktop 核心提供了一個(gè)400 余種數(shù)據(jù)變換的模塊庫(kù)，稱(chēng)為轉(zhuǎn)換器庫(kù)（Transformer Gallery），其涵蓋了空間數(shù)據(jù)中的3D、幾何對(duì)象、制圖和報(bào)告、屬性、數(shù)據(jù)質(zhì)量篩查、空間分析等多種操作。Server 解決方案則可以提供服務(wù)器數(shù)據(jù)處理功能，其通過(guò)WebService 的方式，對(duì)面向互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)接入與訪問(wèn)、處理與發(fā)布的功能。

2.2 FME轉(zhuǎn)換器功能

2.2.1 讀寫(xiě)模塊

在FME 的工作空間中，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需要，在FME Workbench 中按照不同的項(xiàng)目需求來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換器的可視化自定義［2］。其中讀模塊功能提供了源格式和數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，對(duì)于CASS 生成的DWG 數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，將其導(dǎo)入FME 中大致有3 種方法：1）通過(guò)直接點(diǎn)選菜單欄中讀模塊功能；2）通過(guò)拖拽的方式直接導(dǎo)入；3）在開(kāi)始菜單中新建Generate工作空間。寫(xiě)模塊功能的數(shù)據(jù)導(dǎo)出方法支持.pdf、.dwg、.xml.、json 等多種格式，同時(shí)包含了坐標(biāo)系定義、要素類(lèi)型定義等功能，從而實(shí)現(xiàn)了自定義輸出格式的效果。

2.2.2 Tester轉(zhuǎn)換器

Tester 是FME 較為常用的轉(zhuǎn)換器之一，其主要提供條件篩選與過(guò)濾的功能。Tester 根據(jù)用戶所提供的測(cè)試條件，根據(jù)測(cè)試比對(duì)結(jié)果決定是否輸出要素。其中參數(shù)設(shè)置模塊提供了多個(gè)比對(duì)操作符，包括邏輯比對(duì)、運(yùn)算操作等，可以依照線形、線寬、顏色等進(jìn)行過(guò)濾。在實(shí)際的操作中，通過(guò)Tester 的要素會(huì)統(tǒng)一流入Passed 結(jié)果中，其余的流入Failed 結(jié)果中。與此同時(shí)，Tester Filter 提供了多輸出端口的過(guò)濾功能，以達(dá)到多個(gè)Tester 轉(zhuǎn)換器同時(shí)作用的效果。

2.2.3 GeometryFilter轉(zhuǎn)換器

GeometryFilter 轉(zhuǎn)換器是一種針對(duì)空間地理信息的屬性篩選模塊，可以對(duì)不同地理信息要素進(jìn)行提取，輸出符合篩選條件的幾何對(duì)象。其中，GeometryFilter 可以對(duì)點(diǎn)、線、面、弧、點(diǎn)云、立方體等要素進(jìn)行處理，同時(shí)提供了均質(zhì)集合功能。根據(jù)參數(shù)設(shè)置的不同，GeometryFilter 會(huì)按照篩選條件進(jìn)行分類(lèi)結(jié)果輸出，同時(shí)對(duì)未通過(guò)篩選的要素統(tǒng)一輸出到Unfiltered 層中。

2.2.4 PointOnAreaOverlayer轉(zhuǎn)換器

PointOnAreaOverlayer 轉(zhuǎn)換器是一種點(diǎn)面空間地理信息處理模塊，提供了點(diǎn)面關(guān)系的拓?fù)涮幚砉δ?。PointOnAreaOverlayer 轉(zhuǎn)換器提供了點(diǎn)面空間分析疊加功能，它可以判斷點(diǎn)和面要素的空間關(guān)系，同時(shí)可以進(jìn)行點(diǎn)面要素屬性之間的傳遞。Point-OnAreaOverlayer 提供了分組、壓蓋計(jì)數(shù)屬性、面優(yōu)先、聚合處理等參數(shù)。其輸入為源數(shù)據(jù)點(diǎn)和源數(shù)據(jù)面2 類(lèi)，根據(jù)參數(shù)選取的不同，輸出符合條件的點(diǎn)和面要素。

2.2.5 AreaOnAreaOverlayer轉(zhuǎn)換器

AreaOnAreaOverlayer 是一種面屬性拓?fù)錂z查模塊，可以提供面與面地理屬性之間的空間疊加分析。其中，AreaOnAreaOverlayer 提供了分組、容差、連接Z 模式、聚合處理、壓蓋計(jì)數(shù)屬性等參數(shù)功能。其中，分組參數(shù)可以提供不同線型、顏色、屬性之間的拓?fù)錂z查，同時(shí)可以提供阻塞等分組模式設(shè)置。AreaOnAreaOverlayer 主要用于面與面之間的關(guān)系檢查，對(duì)面的相交與包含等拓?fù)鋯?wèn)題具有較好的魯棒性。

3 基于FME 的宗地自動(dòng)化提取算法實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)概況

本實(shí)驗(yàn)以某地第二次土地確權(quán)工作為背景，按照《第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查技術(shù)規(guī)程》［3］和《集體土地所有權(quán)調(diào)查技術(shù)規(guī)定》相關(guān)規(guī)定來(lái)展開(kāi)工作。其中，利用各村法人和指界委托人指界的方式來(lái)明確權(quán)屬問(wèn)題，工作過(guò)程中參考并結(jié)合了以往確權(quán)成果。在實(shí)際工作中對(duì)權(quán)界線進(jìn)行了測(cè)量，對(duì)宗地的類(lèi)別、位置、范圍、面積和利用情況進(jìn)行了詳實(shí)地查詢。根據(jù)調(diào)查結(jié)果以及界址測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了成果歸檔工作，按要求填寫(xiě)《農(nóng)村集體土地所有權(quán)調(diào)查表》。以1∶10 000 標(biāo)準(zhǔn)分幅土地利用現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ)，進(jìn)行了宗地圖的繪制。之后按照相關(guān)程序進(jìn)行登記發(fā)證工作。其中，某個(gè)村莊的實(shí)際內(nèi)業(yè)原始CASS 成果（地籍圖）部分如圖2 所示。

圖2 測(cè)區(qū)CASS 軟件原始編輯成果

該文件由CASS 軟件編輯而成，圖2 中所包含的圖層以及標(biāo)準(zhǔn)含義部分如表1 所示。

表1 CASS 原始數(shù)據(jù)圖層標(biāo)準(zhǔn)含義表

在實(shí)際的項(xiàng)目工作中，初步的內(nèi)業(yè)成果以航空影像作為底圖，采集數(shù)據(jù)繪制而成，在海量測(cè)繪數(shù)據(jù)的前提下，通常會(huì)包含眾多的錯(cuò)誤，如，點(diǎn)線矛盾、圖屬錯(cuò)誤、線型錯(cuò)誤等。對(duì)于圖2 中的源數(shù)據(jù)，我們需要針對(duì)性地對(duì)相關(guān)圖層進(jìn)行提取，以及對(duì)圖層內(nèi)的地理信息屬性進(jìn)行篩選，以期降低人工成本及提高修測(cè)精度。如，對(duì)其中的宗地信息進(jìn)行提取、質(zhì)檢，以形成符合要求的宗地圖成果。因此本文利用FME 技術(shù)設(shè)計(jì)了基于原始CASS 內(nèi)業(yè)成果的宗地自動(dòng)化提取算法實(shí)驗(yàn)，同時(shí)針對(duì)圖層中的界址點(diǎn)與宗地面、宗地面與宗地面拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行了質(zhì)量檢查。

3.2 算法流程

對(duì)于原始CASS 數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，我們的算法在進(jìn)行源數(shù)據(jù)導(dǎo)入后，首先對(duì)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果中的原始宗地圖層進(jìn)行信息提取，如圖3 所示。由于原始宗地（JZD）圖層中通常包含許多錯(cuò)誤，因此為提高精準(zhǔn)檢測(cè)能力，首先對(duì)JZD 圖層中的地理要素進(jìn)行提取，我們分別提取圖層中的點(diǎn)線面3 種要素。理想情況下該圖層只能提取出閉合的面要素，而實(shí)際情況下內(nèi)業(yè)人員為工作便利，經(jīng)常將界址點(diǎn)這種點(diǎn)要素放置在JZD 圖層中，因此通過(guò)地理要素篩選可以將該圖層中的界址點(diǎn)要素進(jìn)行提取，直接并入JZP圖層中，而剩余的面要素則為所需求的宗地圖斑，重新歸入JZD 圖層中。再進(jìn)行信息提取，即可獲得較為準(zhǔn)確的宗地信息。因此，我們可以利用該成果進(jìn)行面面關(guān)系處理，同時(shí)根據(jù)JDP 圖層中的界址點(diǎn)信息與宗地信息進(jìn)行點(diǎn)面關(guān)系檢查，來(lái)發(fā)現(xiàn)宗地內(nèi)包含的界址點(diǎn)錯(cuò)誤。

圖3 算法流程

3.3 FME工作空間

根據(jù)圖3 中的算法流程，我們?cè)O(shè)計(jì)的FME 工作空間如圖4 所示，該工作空間主要由信息提取、質(zhì)量檢查、格式轉(zhuǎn)換與輸出3 個(gè)模塊組成。

圖4 FME 工作空間

1）信息提取模塊。

信息提取模塊主要使用了Tester、GeometryFilter轉(zhuǎn)換器，在利用讀模塊功能將原始CASS 數(shù)據(jù)導(dǎo)入后，使用2 個(gè)Tester 模塊對(duì)原始數(shù)據(jù)中的界址點(diǎn)、宗地圖層分別進(jìn)行提取，其中，tester 參數(shù)分別為fme_feature_type=JZP、fme_feature_type=JZD。同 時(shí)串聯(lián)了一個(gè)GeometryFilter 轉(zhuǎn)換器，達(dá)到對(duì)源JZP、JZD 圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)、線、面篩查與過(guò)濾的效果。

2）質(zhì)量檢查模塊。

質(zhì)量檢查模塊主要使用了PointOnAreaOverlayer、AreaOnAreaOverlayer、Tester 轉(zhuǎn)換器，PointOnAreaOverlayer 將信息提取所得的界址點(diǎn)要素與宗地面幾何要素進(jìn)行質(zhì)檢，用于發(fā)現(xiàn)宗地面內(nèi)的錯(cuò)誤界址點(diǎn)，其中，使用Tester 轉(zhuǎn)換器將overlap＞2 的要素進(jìn)行結(jié)果輸出，作為點(diǎn)面關(guān)系錯(cuò)誤結(jié)果。reaOnAreaOverlayer 將信息提取后JZD 圖層中的面要素進(jìn)行篩查，主要檢查面包含、面相交情況，同理利用Tester 轉(zhuǎn)換器將overlap＞2 的要素進(jìn)行結(jié)果輸出，作為面面關(guān)系錯(cuò)誤結(jié)果輸出。

3）格式轉(zhuǎn)換與輸出模塊。

利用寫(xiě)模塊功能將所需要的結(jié)果以專(zhuān)業(yè)格式文件的形式輸出，在進(jìn)行GeometryFilter 信息提取后，對(duì)過(guò)濾結(jié)果中的界址點(diǎn)數(shù)據(jù)以JZD 圖層的形式輸出，對(duì)宗地?cái)?shù)據(jù)以JZP 的形式輸出，輸出格式為.dwg，這樣對(duì)源數(shù)據(jù)圖層替換后可以得到更為標(biāo)準(zhǔn)的CASS 數(shù)據(jù)。同時(shí)對(duì)點(diǎn)面關(guān)系、面面關(guān)系結(jié)果進(jìn)行輸出，在這里使用了ArcGIS 可以識(shí)別的.shp 格式將錯(cuò)誤進(jìn)行輸出，同時(shí)也可以證明FME 具有良好的格式轉(zhuǎn)換能力，以適應(yīng)跨平臺(tái)的項(xiàng)目需求［4］。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

宗地信息要素提取結(jié)果如圖5 所示。

圖5 宗地信息要素提取結(jié)果圖

錯(cuò)誤界址點(diǎn)要素提取結(jié)果如圖6 所示。

圖6 錯(cuò)誤界址點(diǎn)要素提取結(jié)果圖

錯(cuò)誤宗地面要素提取結(jié)果如圖7 所示。

圖7 錯(cuò)誤宗地面要素提取結(jié)果圖

由圖5、圖6、圖7 可知：該種算法的設(shè)計(jì)可以對(duì)宗地幾何對(duì)象信息進(jìn)行有效提取，同時(shí)對(duì)點(diǎn)面問(wèn)題、面面問(wèn)題可以準(zhǔn)確定位。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，各轉(zhuǎn)換器功能對(duì)地理要素的篩選結(jié)果定量化如表2 所示。

表2 轉(zhuǎn)換器定量化篩選結(jié)果

由表2 可知：該測(cè)區(qū)的CASS 數(shù)據(jù)有2741 個(gè)點(diǎn)面關(guān)系問(wèn)題和271 個(gè)面面關(guān)系問(wèn)題。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明自動(dòng)化方法可以減少人力成本，篩選結(jié)果定量化可以提高精確度，也進(jìn)一步說(shuō)明了本實(shí)驗(yàn)具有較好的研究?jī)r(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)土地確權(quán)業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)處理工作中宗地圖形提取現(xiàn)存在的問(wèn)題，利用FME 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了宗地屬性篩查、幾何對(duì)象提取、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、質(zhì)量檢查等功能，對(duì)提高內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理精度、增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)成圖效率、減少人工成本具有一定的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)在下一步的研究中，將重點(diǎn)圍繞基于FME 的其他幾何、屬性檢查功能進(jìn)行探討，如，打折線檢查、線續(xù)交檢查、圖屬一致性檢查等，以通過(guò)智能技術(shù)手段減少農(nóng)村集體土地產(chǎn)權(quán)不清等問(wèn)題的發(fā)生。