黃志洲，戴相喜

(1.武漢大學測繪學院，湖北武漢 430079； 2.南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇南京 210005)

多源GIS數據集成方法研究
——以南京市民用建筑能耗統(tǒng)計為例

黃志洲1，2?，戴相喜2

(1.武漢大學測繪學院，湖北武漢 430079； 2.南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇南京 210005)

分析了南京市民用建筑能耗統(tǒng)計所需要的GIS數據來源，根據多源GIS數據特點和項目實際需求，制定數據集成方法和路線，最后完成多源GIS數據集成目標，結果表明該方法所集成的GIS數據滿足民用建筑能耗統(tǒng)計需求。

多源GIS數據；數據集成；建筑能耗統(tǒng)計

1 引 言

隨著社會經濟發(fā)展和人民生活水平提高，建筑能耗水平越來越高，成為制約社會經濟發(fā)展的一大因素。為了全面掌握我國建筑能耗的實際狀況，加強能源領域的宏觀管理和科學決策，促進建筑節(jié)能的發(fā)展，建設部組織制定了《民用建筑能耗統(tǒng)計報表制度》(試行) (以下簡稱《報表制度》)，建設部決定首先在全國挑選23個城市作為試點，進行民用建筑能耗統(tǒng)計實驗，成功后將經驗推向其他城市。南京市是23個試點城市之一，需要進行能耗統(tǒng)計，并自2007年下半年開始每半年上報一次建筑能耗數據。在綜合考慮傳統(tǒng)能耗統(tǒng)計方法優(yōu)缺點的基礎上，南京市提出了基于GIS的民用建筑能耗統(tǒng)計方法，傳統(tǒng)能耗統(tǒng)計流程如圖1所示，基于GIS的能耗統(tǒng)計流程如圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)能耗統(tǒng)計流程

圖2 基于GIS的能耗統(tǒng)計流程

通過圖1和圖2對比可以看出，使用基于GIS的能耗統(tǒng)計方法可以減少作業(yè)人員在建筑基本信息搜集、能耗數據統(tǒng)計、能耗數據錄入等階段的工作量，大大提高工作效率，降低人力成本，是一種新型的能耗統(tǒng)計方法。本文重點研究了基于GIS的能耗統(tǒng)計流程中建筑基本信息采集過程中，使用多源GIS數據集成獲取建筑基本信息的方法，使用該方法替代傳統(tǒng)能耗統(tǒng)計流程中的全外業(yè)現場采集建筑信息方法，提高了工作效率。

2 數據現狀及解決思路

《報表制度》要求南京市的建筑基本信息有:建筑詳細名稱、建筑詳細地址、竣工時間、建筑類型、建筑功能、建筑層數、建筑面積等，房產GIS數據能提供的信息有:建筑名稱、建筑詳細地址、竣工時間、建筑功能、建筑類型、房產建筑面積，規(guī)劃GIS能提供的信息有:建筑名稱、建筑詳細地址、建筑功能、建筑層數、規(guī)劃建筑面積，由此可見建筑基本信息可以從規(guī)劃和房產GIS數據的并集中獲取:

(1)首先這兩類GIS數據具有能耗統(tǒng)計中建筑信息所需要的所有屬性，有些屬性兩GIS數據都有，如建筑地址，單位名稱等，有些屬性只在一方GIS數據中存在，如規(guī)劃GIS數據中有建筑層數，而房產GIS數據中不存在；房產GIS數據中有建筑面積、建筑年代等而規(guī)劃GIS數據中不存在。

(2)規(guī)劃GIS數據對建筑的外形、結構的表達比較詳細，而房產GIS數據對房產權屬、面積方面信息比較詳細。

由上述可見，能耗統(tǒng)計對這兩種GIS數據都有需求，因此需要將這兩種數據進行集成。在規(guī)劃GIS數據和房產GIS數據集成過程中存在以下問題:

①坐標系統(tǒng)不一致

由于規(guī)劃和房產部門從各自生產和數據保密角度考慮，采用了不同的獨立坐標系統(tǒng)，這就造成同時加載兩部門GIS數據的時候無法重合問題，給數據集成造成不便。

②建筑表達原則不一致

由于規(guī)劃GIS數據和房產GIS數據是按照不同數據標準生產出來的，其對建筑測量和繪制的要求也不一致。如一棟高層建筑如果存在分層面，那么在規(guī)劃GIS數據中，這棟建筑會用兩個圖形來表示，而房產部門對分層面并不關心，只關心該建筑整體圖形和權屬等信息。由于劃分原則不同，給數據整合也造成不便，如圖3和圖4所示。

圖3 規(guī)劃GIS表達

圖4 房產GIS表達

3 規(guī)劃房產GIS數據集成方案研究

空間數據集成包括圖形數據集成和屬性數據集成兩部分。圖形數據集成是由于規(guī)劃和房產GIS數據圖形表達不一致，為了屬性信息集成的方便，需要將二者進行統(tǒng)一，屬性數據集成目標是使得到的GIS數據屬性信息滿足《報表制度》要求。

3.1 圖形數據集成

(1)統(tǒng)一坐標系統(tǒng)

由于房產和規(guī)劃GIS數據采用不同的坐標系統(tǒng)，所以數據集成的第一步就是要將二者坐標系統(tǒng)進行統(tǒng)一。考慮到規(guī)劃GIS坐標系統(tǒng)采用92南京地方坐標系，使用范圍較廣，并且規(guī)劃GIS數據現勢性較強，對地物描述較詳細，故選用規(guī)劃GIS數據作為標準，將房產GIS數據的坐標系統(tǒng)統(tǒng)一到規(guī)劃GIS坐標系統(tǒng)中。

統(tǒng)一坐標系統(tǒng)過程中，我們采用在圖上選取特征控制點的方式進行坐標轉換，這種方式在精度上雖然不夠嚴密，但是仍然能滿足我們能耗統(tǒng)計中數據集成的要求，原因有兩點:一是由于考慮到兩坐標系統(tǒng)沒有嚴密的換算關系可以利用，而求取兩坐標系統(tǒng)的嚴密轉換參數工作量比較大；二是由于即使兩種數據沒有進行嚴密的坐標轉換，以規(guī)劃GIS數據為準，將房產GIS數據進行大致的配準后，能方便地將房產GIS數據的屬性通過人工干預的方式集成到規(guī)劃GIS數據中，也同樣能達到數據集成的目的，圖5為配準后結果。

圖5 規(guī)劃GIS和房產GIS配準效果

(2)統(tǒng)一圖形對應關系

由于規(guī)劃和房產GIS數據對建筑表達原則不同，導致規(guī)劃GIS數據和房產GIS數據對應關系復雜，具體可以歸納為以下幾類對應關系:

①一個房產GIS圖形對應一個規(guī)劃GIS圖形；

②一個房產GIS圖形對應多個規(guī)劃GIS圖形；

③多個房產GIS圖形對應一個規(guī)劃GIS圖形；

④多個房產GIS圖形對應多個規(guī)劃GIS圖形；

⑤房產GIS中有而規(guī)劃GIS中沒有；

⑥房產GIS中沒有而規(guī)劃GIS中有。

空間數據集成的過程應該是先整合圖形數據，也就是統(tǒng)一圖形對應關系，將規(guī)劃和房產GIS數據圖形對應關系統(tǒng)一為1∶1以后，再進行下一步的屬性數據集成。在整合圖形數據的時候，根據規(guī)劃和房產GIS數據自身特點和我們對它們的需求，結合它們對應關系，制定了數據集成的步驟，圖形和屬性集成密不可分，在下一節(jié)中一并講述。

3.2 屬性數據集成

屬性數據集成是將建立好對應關系的房產和規(guī)劃GIS數據的屬性整合在一起。此處根據規(guī)劃與房產GIS數據的對應關系，分類別制定了規(guī)劃和房產GIS集成的步驟。

(1)規(guī)劃原始數據與房產原始數據屬性匹配

適用情況:規(guī)劃GIS原始數據和房產GIS原始數據中的圖形形狀相近或形狀不相近但對應唯一，如圖6、圖7所示。

這類對應關系的數據，已經滿足規(guī)劃和房產GIS數據中圖形的一一對應原則，可以直接將規(guī)劃和房產GIS數據屬性集成，圖形使用規(guī)劃GIS數據，集成后的數據放入gfpp1圖層。

圖6 形狀相近的圖形

圖7 形狀不相近但唯一對應

(2)規(guī)劃原始GIS圖形外包

適用情況:一棟建筑在房產GIS數據中是一個整體，而在規(guī)劃GIS數據中被分為多個部分，如圖8所示，根據其屬性(建筑名稱、建筑地址、權屬)判斷其是一個整體，則依據房產GIS數據，將規(guī)劃GIS數據中對應圖形合并生成一個整體，即“外包”，并存放到ghwb2圖層中，如圖9所示。合并后的數據，其要素屬性的處理方法是按照規(guī)劃數據合并的諸圖形中面積最大的為準，合并后的建筑面積為各分圖形的規(guī)劃建筑面積之和。

圖8 規(guī)劃GIS中圖形被分為多塊

圖9 規(guī)劃GIS數據合并結果

(3)規(guī)劃原始GIS外包數據與房產GIS數據屬性匹配

通過上一步驟，規(guī)劃原始GIS圖形外包后的數據與房產GIS數據的對應關系便是1∶1的，可以將規(guī)劃外包和房產GIS數據屬性進行集成，并將集成后的數據放入gfpp3圖層中。

(4)房產原始GIS數據外包

適用情況:如果建筑在規(guī)劃數據中是一個整體建筑，而在房產數據中被分割成多個，如圖10所示，依據屬性(建筑名稱、建筑地址、權屬)判斷其應是一個整體，則首先將房產GIS圖形進行外包，如圖11所示，其屬性的處理方法是按照房產數據合并圖形中面積最大的為準，合并后的房產建筑面積為各分圖形的房產建筑面積之和，外包后的數據放入fcwb4圖層中。

圖10 房產GIS數據中建筑被分成多塊

圖11 房產GIS數據外包結果

(5)規(guī)劃原始GIS數據與房產外包GIS數據屬性匹配

經過房產GIS數據外包處理后，fcwb4圖層中的GIS數據與規(guī)劃GIS數據的對應關系已經是1∶1的了，將fcwb4圖層中的數據與規(guī)劃原始GIS數據進行屬性匹配，將匹配的結果放入gfpp5中。

(6)規(guī)劃原始GIS數據外包與房產原始GIS數據外包

適用情況:如果建筑在房產GIS數據和規(guī)劃GIS數據中劃分都不同，而依據屬性可以判斷其為一個整體，則規(guī)劃GIS數據和房產GIS數據都進行外包，合并過程中屬性數據處理方法與上同，規(guī)劃GIS數據外包結果放入ghwb2圖層中，房產GIS數據外包結果放入fcwb4圖層中，如圖12、圖13所示。

圖12 規(guī)劃和房產GIS圖形都被分成多塊

圖13 合并后結果

(7)規(guī)劃外包數據與房產外包數據匹配

上一步規(guī)劃和房產原始GIS數據外包結束后，也建立了1∶1的對應關系，接下來將上一步處理的結果數據進行屬性匹配，將匹配后的結果放入gfpp6圖層中。

(8)剩余的數據單獨生成一個層

對于不滿足以上條件的規(guī)劃和房產GIS數據中的建筑，單獨放入gh7圖層中。

(9)生成最終成果

將1、3、5、7、8步驟的成果數據都合并入 end圖層，就得到了規(guī)劃和房產GIS數據集成成果。

由于數據質量的關系，集成后的GIS數據不是所有的屬性都是完整的。前面提到部分屬性信息在規(guī)劃和房產GIS數據中都有，我們都做了保留，這樣可以最大可能地提取規(guī)劃和房產GIS數據中的信息，對于仍然沒有屬性信息的GIS數據，只能通過外業(yè)實地調查，這部分工作相對于全部通過實地調查已經小多了。

4 結 語

本文以南京市民用建筑能耗統(tǒng)計項目需求為出發(fā)點，在分析能耗統(tǒng)計所需要的建筑基本屬性的基礎上，發(fā)現可通過規(guī)劃和房產GIS數據集成獲取，然后重點研究了規(guī)劃和房產GIS數據集成方案，制定了一整套數據集成流程，完成了規(guī)劃和房產GIS數據集成，最后部分信息不完整的數據再通過外業(yè)調查獲取，完成了建筑能耗統(tǒng)計所需的建筑基本信息獲取工作，與傳統(tǒng)建筑基本信息獲取手段相比，具有明顯的效率優(yōu)勢，本方法在基于GIS的南京市民用建筑能耗統(tǒng)計過程中得到應用，取得了良好的效果。

[1]范嶸斌.廣州市民用建筑能耗統(tǒng)計工作順利完成[N].工作在線，2008(5)

[2]李新甫，瞿俊生，賈海明.鄭州市民用建筑能耗統(tǒng)計工作圓滿完成[J].河南建材，2008(2):9

[3]黃華南.基于GIS的國土房產數據整合方案設計[J].測繪通報.2007(10):64～66

[4]許輝熙，盧正，薛萬蓉.GIS中多源空間數據集成方法研究[J].測繪與空間地理信息，2009，32(5):1～5

Study of Multi－Source GIS Data Integration Method

Huang ZhiZhou1，2，Dai XiangXi2
(1.School Of Geodesy and Geomatics，Wuhan University，Wuhan 430079，China；2.Nanjing Institute of Surveying，Mapping＆Geotechnical Investigation，Co.，Ltd.，Nanjing 210005，China)

Analyses Multi－Source GIS data demand of the Nanjing Civil Buildings Energy Statistics，according to the features of Multi－Source GIS data and the actual require of project，we prepare the method and route of Integration，at last we accomplish the objective of Multi－Source Integration，result shows that GIS data integrated through the method we set out satisfies the demand of Civil Buildings Energy Statistics.

Multi－Source GIS Data；Data Integration；Building Energy Statistics

1672－8262(2010)02－22－04

P208

A

2009—12—24

黃志洲(1967—)，男，高級工程師，主要從事GIS、大地測量等方面研究工作。