胡 蕓，方陸明

（浙江農林大學 信息工程學院，浙江 臨安 311300）

明晰產權作為集體林權制度改革的主體任務，要求林地實行承包到戶，以實現 “山有其主”[1-2]。林權改革面臨著許多歷史遺留問題，其中邊界不清，權屬糾紛等問題在其中占了很大比例。因此，林權數據資料要求邊界清晰，面積準確，從而切實保障林農的利益[2-3]。在地圖綜合和數據處理過程中，不可避免地需要對一些數據冗余進行處理；大比例尺、高精度數據綜合為小比例尺、低精度應用時，會存在不必要的數據冗余[4]。因此，對采樣數據進行合理的刪減以及根據具體現實問題的需要，消除冗余數據和進行地圖綜合，是地理信息系統（GIS）空間數據處理的一項關鍵內容[4]。據此問題，Douglas-Peucher法、垂距法、光欄法、窮舉法等矢量數據壓縮算法被提出并廣泛使用[5-9]。但上述方法在多邊形矢量數據壓縮中，會出現壓縮裂縫和拓撲丟失的問題，且會在多邊形邊界出現壓縮縫隙的情況。因此，空間矢量數據壓縮的核心是在不破壞原有的拓撲結構關系的基礎上，對冗余數據點進行適當的刪減?？臻g矢量數據壓縮包括線狀數據壓縮和多邊形數據壓縮[10-12]。本研究針對在林權地塊多邊形數據壓縮中，會出現裂縫和拓撲關系丟失的問題。采用Coverage數據公共邊界線提取、邊界線壓縮、負緩沖區(qū)分析和空間連接的方法消除多邊形數據壓縮中的裂縫并保證數據的完整性和空間拓撲關系的正確性。

1 基本原理和多邊形數據壓縮存在的問題

地圖綜合中，壓縮矢量數據的目的是消除數據冗余，減少數據的存儲量，加快數據處理速度以及其他需要。以對象方式存儲的矢量數據結構中，空間數據按照基本的空間對象為單元進行單獨組織，不包含有拓撲關系數據。這種數據中每個多邊形皆以閉合線段存儲，相鄰多邊形的公共邊界被存儲2次且各多邊形之間沒有鄰域信息。如果利用上述數據壓縮算法對多邊形數據進行壓縮，會產生拓撲關系錯誤和碎屑多邊形裂縫（圖1）。

2 數據壓縮處理過程

圖1 多邊形數據壓縮裂縫Figure1 Crack of compressed polygon data

初始林權地塊空間數據類型為多邊形，其壓縮簡化過程如下：提取初始多邊形地塊的邊界線，邊界線提取結果如圖2-A所示，利用Douglas-Peucher壓縮算法對圖2-A中的邊界線進行壓縮，結果如圖2-B所示，在圖2-C中可清楚地看出壓縮后的邊界線對原始多邊形進行了有效的綜合；將圖2-B中壓縮后的邊界線轉換為新的多邊形，結果如圖2-D所示。從以上步驟可以看出：將多邊形數據轉換為邊界線數據后，再實施壓縮，有效地解決了壓縮多邊形會出現裂縫的問題，很好地解決了空間數據的壓縮問題。但壓縮后，多邊形林權地塊的屬性數據卻丟失了。

圖2 多邊形地塊壓縮Figure2 Compression of polygon plot

針對此問題，可以通過 “負緩沖”和 “空間連接”的方法來解決。思路如下：對原始地塊進行 “負緩沖”分析，如圖3-A所示，“負緩沖”區(qū)多邊形完整地保留了原始地塊的所有屬性信息；而后，根據“負緩沖”區(qū)多邊形與壓縮后多邊形地塊是 “空間相交”關系，采用 “空間連接”的方式，將原始地塊的屬性信息完全賦給新的壓縮后的多邊形地塊。為保證 “空間連接”的正確進行，“負緩沖”區(qū)必須要求完整地落在壓縮多邊形地塊之內。通過邊界線壓縮和 “負緩沖”區(qū)屬性連接，有效地解決了原始地塊空間數據壓縮和屬性信息完整性的要求。因此，整個數據處理過程如圖4所示。

圖3 壓縮地塊鏈接屬性Figure3 Spatial join of the compressed plot

圖4 多邊形數據壓縮流程圖Figure4 Flow chart of polygon data compression

3 應用案例

以某地林權地塊數據為例，利用ArcGIS 9.3中ArcToolbox工具箱中的Feature Class To Coverage模塊將原始多邊形數據轉換為Coverage格式并提取轉換為線狀的Shape文件格式如圖5-A和圖5-B所示。

利用ArcGIS9.3軟件中的Simplify Line模塊對多邊形邊界線進行壓縮，壓縮前后對比如圖5-C所示。利用Feature to Polygon模塊將壓縮后的邊界線閉合成新的多邊形數據如圖5-D所示。

圖5 多邊形地塊壓縮實例Figure5 Application of polygon plot compression

利用Buffer模塊和Spatial Join模塊在空間匹配模式為INTERSECTS且空間連接方式為JOIN_ONE_TO_ONE方式下連接屬性數據。如圖6和圖7所示。

圖6 初始多邊形地塊數據負緩沖區(qū)分析Figure6 Negative buffer analysis of the original polygon data

圖7 空間連接獲取初始林權地塊數據中的屬性數據Figure7 Extracting attribute data from original polygon data by spatial join

實驗結果證明：利用此方法壓縮林權多邊形地籍數據，不僅消除了壓縮裂縫，而且很好地繼承了原始地塊的林權地籍數據，保證了其空間拓撲關系的正確和屬性信息的完整。

4 結論與討論

通過公共邊界線提取、邊界線壓縮、邊界線構建多邊形、負緩沖區(qū)分析和空間連接的方法實現林權地籍多邊形數據的壓縮和屬性數據的連接，以消除ArcGIS 9.3中Simplify Polygon模塊壓縮多邊形會出現裂縫的問題。實踐證明：利用該方法可有效消除林權地籍多邊形壓縮裂縫的問題，并保證了其空間拓撲關系。該方法對于其他格式文件數據壓縮和處理均有一定參考價值，但該方法對于大數量數據進行負緩沖區(qū)分析時，計算效率較低。下一步研究重點是如何針對壓縮裂縫單獨進行合并處理以簡化多邊形。

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