白昕

(福州市勘測院，福建福州 350001)

基于FME和ArcGIS的福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地調查建庫技術研究

白昕?

(福州市勘測院，福建福州 350001)

在GIS技術迅速發(fā)展的今天，GIS軟件及二次開發(fā)平臺，在具體使用過程中，不足以兼容工作人員現(xiàn)有熟練技術，并不能靈活解決實際作業(yè)過程中遇到的各種問題。ArcGIS方便的Geodatabase功能和數(shù)據(jù)處理技術，F(xiàn)ME強大的管道功能，都備受數(shù)據(jù)處理者的青睞，將二者結合使用，取長補短，不但節(jié)約了生產(chǎn)成本，還提高了作業(yè)效率。

土地利用；全國第二次土地調查；ArcGIS；FME；Geodatabase

1 引 言

福州市位于中國東南沿海，福建省東部，毗鄰臺灣海峽，人口眾多、經(jīng)濟發(fā)達，是海峽西岸經(jīng)濟區(qū)的重要城市。本次城鎮(zhèn)土地調查，在第二次全國土地調查技術規(guī)程的基礎上，融入地方技術特色，對測區(qū)進行鋪開式調查的同時，在對多用途地塊，我們按照用途的主次關系及空間位置，取舍前三種作為本次調查的地類圖斑，計算各地類比例，成果統(tǒng)計時，各地類的用地面積，分別按比例攤出計算，為國土及各級政府部門提供了精確的土地利用數(shù)據(jù)，給海西建設中城鎮(zhèn)土地的合理開發(fā)、利用和保護提供有力的數(shù)據(jù)支持。

2 數(shù)據(jù)庫設計與建庫流程

2.1 總體框架

福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地調查是以1∶500比例尺地形圖作為工作底圖，采用全野外調查方法，對測區(qū)進行地毯式無縫鋪開調查，獲取調查區(qū)翔實、準確的地類圖斑信息。數(shù)據(jù)庫通過采用Geodatabase數(shù)據(jù)模型設計和建立，實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的一體化存儲，也可方便后期用Microsoft SQL Server或Oracle管理。

2.2 數(shù)據(jù)庫層次結構

(1)空間要素分層設計

福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地利用數(shù)據(jù)庫采取分層分要素的存儲方式，由于涉及多用途地類的調查，空間要素之間存在相互包含關系，所以在遵循《城鎮(zhèn)地籍數(shù)據(jù)庫標準》設計的同時，又按照地方要求進行擴展，福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地利用數(shù)據(jù)庫的圖層結構如表1所示。

福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地利用數(shù)據(jù)庫圖層結構 表1

(2)空間要素圖層屬性設計

為了對土地利用信息記錄的規(guī)范化，空間要素的圖層屬性名稱、代碼、值域等設計遵循《城鎮(zhèn)地籍數(shù)據(jù)庫標準》，但由于不同圖層的屬性字段之間相互關聯(lián)，存在隸屬關系(例如:主地類圖斑包含地類圖斑1和地類圖斑2)，為了從圖形和屬性兩方面進一步明確各地類的空間位置和面積比例，數(shù)據(jù)庫的屬性字段設置按照地方要求進行了擴展，更方便后期的查詢和管理工作。

2.3 數(shù)據(jù)字典與規(guī)則設計

按照以上圖層和屬性設計要求，建立福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地利用數(shù)據(jù)庫運行必須的數(shù)據(jù)字典，主要包括地類編碼、行政區(qū)劃、權屬單位代碼(坐落單位代碼)、地類界線等。

(1)地類編碼

嚴格遵循《第二次全國土地調查土地分類》，并在此基礎上對農(nóng)村道路中寬度≥1 m的，從村莊通到田間、山間的道路，擴展一個新編碼104a進行區(qū)分，方便后期成果精確統(tǒng)計。

(2)行政區(qū)劃類

行政區(qū)劃包含區(qū)縣、街道(鄉(xiāng)鎮(zhèn))、街坊三層，區(qū)縣、街道(鄉(xiāng)鎮(zhèn))代碼采用12位數(shù)字代碼，嚴格按照《中華人民共和國行政區(qū)代碼》執(zhí)行。街坊代碼按地方要求采用6位碼，編碼規(guī)則如下:一級街坊號(3位)＋“－”＋二級街坊號(2位)，例如:201－03。

(3)權屬單位代碼(坐落單位代碼)

采用19位數(shù)字碼，編碼規(guī)則如下:行政區(qū)劃代碼(6位)＋街道代碼(3位)＋街坊號(5位)＋00000，例如: 3501020011170300000(福建省福州市鼓樓區(qū)溫泉街道117－03街坊福州市勘測院)。

(4)地類界線

地類界線類型依據(jù)《城鎮(zhèn)地籍數(shù)據(jù)庫標準》，采用一位數(shù)字碼表示，通過空間關系，使用FME對地類圖斑進行疊加分析，判斷地類界線兩邊圖斑的類型，確定采用何種代碼。

2.4 數(shù)據(jù)庫流程設計

對于土地利用調查數(shù)據(jù)復雜的圖層和屬性關系，清晰嚴密的數(shù)據(jù)庫流程設計可以減少不必要的重復工作，福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地利用數(shù)據(jù)庫的建設包含以下步驟(建庫流程如圖1所示):

(1)外業(yè)數(shù)據(jù)預處理:外業(yè)提交數(shù)據(jù)的層名、字段規(guī)范性、拓撲關系、數(shù)據(jù)完整性、圖形合理性檢查和處理。

(2)分層合并和接邊:數(shù)據(jù)按類別合并為三個文件:土地利用、土地強度、Excel屬性表，并進行片區(qū)間的圖形和屬性接邊。

(3)格式轉換:AutoCAD的DWG數(shù)據(jù)轉ArcGIS的SHP格式。

(4)拓撲構面:主地類圖斑、地類圖斑1、地類圖斑2、房屋分層拓撲構面。

(5)屬性關聯(lián):CAD圖斑編號點關聯(lián)Excel屬性表，面關聯(lián)點屬性。

(6)比例計算:地類圖斑、街道(鄉(xiāng)鎮(zhèn))界、房屋疊加分析，計算地類比例、建筑面積等屬性值。

(7)成果提取:通過空間分析，提取地類界線、新街坊線、新街道界并進行屬性賦值。

(8)接邊:與本次農(nóng)村調查數(shù)據(jù)庫進行圖形和屬性接邊，確保統(tǒng)計成果不重復。

(9)建立Geodatabase數(shù)據(jù)庫。

圖1 福州市土地利用數(shù)據(jù)庫建設流程

3 關鍵技術研究

3.1 數(shù)據(jù)處理技術

本次建庫的數(shù)據(jù)源為外業(yè)人員通過AutoCAD軟件采集和編輯的地類界線和圖斑編號，用Excel記錄的屬性信息，二者通過圖斑編號相互對應；次要地類圖斑與主地類圖斑通過圖斑編號及支號記錄其隸屬關系，數(shù)據(jù)庫成果要求通過建筑面積計算各次要地類所占的比例，地類界線要求記錄左右圖斑編號，街坊、街道、地類圖斑外圍邊線嚴格套合，并以空間位置和屬性形式標示各圖層及圖斑間的相互關系，所以數(shù)據(jù)處理主要進行以下工作:

(1)格式轉換與屬性掛接:將源數(shù)據(jù)由DWG格式轉換為SHP格式，可通過FME的GeometryFilter管道來實現(xiàn)圖形、文字的分離，GeometryCoercer管道實現(xiàn)幾何形狀的轉換，圖屬掛接可通過Joiner和PointOnAreaOverlayer管道輕松實現(xiàn)。

(2)拓撲構面:拓撲構面可利用ArcGIS拓撲構建功能進行，精度0.000 1 m。

(3)計算及成果輸出:此步驟較復雜，若用ArcGIS實現(xiàn)，需要多步并進行二次開發(fā)，若用FME，可集成FME多個管道，實現(xiàn)一步到位，縮短生產(chǎn)時間，提高工作效率，詳細處理過程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)處理與成果計算

3.2 數(shù)據(jù)檢查技術

由于福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地調查是基于1∶500比例尺，對數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)庫建設的要求較高，所以數(shù)據(jù)檢查及疑問數(shù)據(jù)過濾主要從以下幾個方面進行:

(1)數(shù)據(jù)幾何精度:包含建庫精度、坐標轉換精度，通過ArcGIS檢查。

(2)拓撲關系:包含線懸掛、自相交、打折重復，面空洞、相交、縫隙，各圖層間套合檢查等，此過程較為復雜，可交替使用ArcGIS、FME檢查。

(3)屬性和圖屬關系:包含屬性值合理性、規(guī)范性，圖屬關系一致性檢查，通過ArcGIS、FME交替使用，并配合人工干預方式進行。

3.3 坐標轉換

福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地調查數(shù)據(jù)采集坐標系為福州城市地方平面直角坐標系，數(shù)據(jù)庫成果及數(shù)據(jù)匯總要求統(tǒng)一在西安80坐標系下進行。由于福州城市地方平面直角坐標系和高程系統(tǒng)獨立，故可采用已知的四參數(shù)進行轉換。由于數(shù)據(jù)格式的限制，及ArcGIS不支持四參數(shù)轉換方法，因此，我們采用FME管道技術進行坐標轉換，通過反復計算及檢核，精度如下:最小較差為0.028 m，最大較差為0.038 m，中誤差Ms為±0.044 m，符合二調數(shù)據(jù)轉換精度的要求。

(1)定義福州城市地方平面直角坐標系，使用FME坐標文件:

(2)坐標轉換采用“旋轉—縮放—平移—投影”的步驟，轉換過程如圖3所示。

圖3 坐標轉換

3.4 成果統(tǒng)計與分析

第二次全國土地調查要求根據(jù)各地實際情況，運用多種方法和技術手段，對城鎮(zhèn)土地調查數(shù)據(jù)按照“建制鎮(zhèn)(街道)—縣(區(qū))—市(地)—省(市)—國家”進行逐級匯總統(tǒng)計，以全面掌握我國城鎮(zhèn)土地利用情況。以往成果統(tǒng)計，需以GIS平臺為基礎，二次開發(fā)相應的工具，受源數(shù)據(jù)、表格樣式等的限制，不便根據(jù)需求隨時修改，如果利用FME的StatisticsCalculator等管道可快速并方便地實現(xiàn)各類成果的統(tǒng)計，如表2所示。

第二次全國土地調查城鎮(zhèn)土地利用強度表 表2

3.5 符號庫制作

《第二次全國土地調查技術規(guī)程》對城鎮(zhèn)土地利用符號的分類、圖式、圖例、色標進行了詳細的規(guī)定，共包括12個一級地類57個二級地類。本次福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地調查利用ArcGIS進行符號庫制作，先用造字軟件如(Font Creator 5.6)依照《第二次全國土地調查土地分類圖式、圖例、色標》規(guī)范設計一套土地利用分類符號體系，存儲成一個字體文件(如landnew3.0.ttf)安裝到工作計算機上，然后在ArcMap的符號設計系統(tǒng)Style Manager中按地類編碼新建配置符號庫(如UrbanLand)，并用地類名稱備注說明。地圖編制和輸出時，可利用ArcMap的Match to symbols in a style進行符號自動匹配。

圖4 福州城鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖

3.6 成果圖件編制

成果圖件是調查信息最直觀的反映，可匯總多種調查成果、空間信息，因ArcGIS具有其他軟件無法比擬的地圖配置和排版功能，色彩柔和豐富，輸出美觀，福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地調查采用ArcMap進行成果圖件編制，如圖4所示。

4 結 語

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，空間數(shù)據(jù)對人們的生活影響越來越大，靈活應用各種GIS軟件，取長補短，成為數(shù)據(jù)處理技術必不可少的一個重要手段。在福州市轄區(qū)城鎮(zhèn)土地調查中，ArcGIS強大的地理數(shù)據(jù)庫功能與FME豐富的管道功能，二者的結合使用，快速、方便地解決了建庫過程中遇到的各種問題，節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了工作效率。

[1] 黨安榮，賈海峰，易善楨等.ArcGIS 8 Desktop地理信息系統(tǒng)應用指南[M].北京:清華大學出版社，2005

[2] TD/T 1014－2007.第二次全國土地調查技術規(guī)程.

[3] TD/T 1015－2007.城鎮(zhèn)地籍數(shù)據(jù)庫標準.

[4] GB/T 2260－2002.中華人民共和國行政區(qū)代碼.

[5] 王厚之，肖劍平.基于FME建立GIS基本地形數(shù)據(jù)庫建設方法研究[J].城市勘測，2006(3)

Research on the Technology of Fuzhou Urban Land Investigation Database Construction Based on FME and ArcGIS

Bai Xin
(Fuzhou Investigation and Surveying Institute，F(xiàn)uzhou 350003，China)

Today，GIS technology develops rapidly，but GIS software and developed tools are incompatible with skilled art and don’t neatly resolve problems which appear in actual work.ARCIS has convenient Geodatabase and data development technology，F(xiàn)ME has powerful pipeline technology.They are enjoyed by people who deals with geography data.If we use them combinablenably，the production cost is effectively economized and work efficiency is consumedly enhanced.

land use；the second land investigation of China；ARCGIS；FME；Geodatabase

1672－8262(2010)06－35－04

P208

B

2010—03—08

白昕(1982—)，女，助理工程師，現(xiàn)從事數(shù)據(jù)處理和轉換研究。