王海雁

（山西元圖測繪有限公司，山西 太原 030002）

0 引言

宗地是地籍調查的基本單元，用于界定當前范圍內土地的歸屬及使用權問題。宗地圖是地籍制圖中最重要的圖形要素，在土地確權等工作中扮演著重要的角色，其數(shù)據的準確性直接影響土地確權工作的最終質量。在實際的內業(yè)工作中，宗地圖通常包含了大量的人工采集成果，對其數(shù)據質量的檢查至關重要。因此，本文以CASS 軟件采集而來的原始地籍調查數(shù)據為基礎，利用FME 實現(xiàn)基于原始CASS 宗地數(shù)據的屬性篩查、幾何對象提取、數(shù)據格式轉換、質量檢查等功能。

1 土地確權基本概念

1.1 土地確權流程

農村集體建設用地、宅基地作為我國農村土地的組成部分，近年來，國家對其越來越重視，從2014年起，全國土地確權工作有序全面地展開。為了切實維護農民的權益，建立一套完善的農村集體建設用地、宅基地管理體系變得十分有必要。因此，近年來國家、省、市對農村集體建設用地、宅基地要求登記以及發(fā)證，并且對其使用狀況進行全面、準確的調查研究，逐步建立起權屬明確、數(shù)據清晰、圖表一致、真實的宗地數(shù)據庫。土地確權基本流程如圖1 所示。

圖1 土地確權基本流程圖

1.2 界址調查基本原則

界址調查是土地確權的關鍵工作之一，同時也是宗地圖中界址點的重要參考信息。界址點規(guī)定了宗地的地理位置，同時在宗地圖中宗地幾何構面過程中發(fā)揮著重要的作用。界址調查需要遵循一定的原則，概括來說如下：

1）對于資料合法、界址明確、經實地核實界址無變化的宗地來說，可直接利用已有資料填寫調查表。原土地權屬來源資料即作為附屬文件。

2）土地權屬來源資料中的界址不明確的宗地，以及界址與實地不一致的宗地，需要現(xiàn)場指界，并將實際用地界線和批準用地界線標繪到工作底圖上，在調查表的權屬調查記事及調查員意見欄中說明。

3）無土地權屬來源的資料，依據法律法規(guī)及有關政策規(guī)定，經核實為合法擁有或使用的土地，可根據雙方協(xié)商、實際利用狀況及地方習慣現(xiàn)場指界。

4）界址線有爭議的，按照土地權屬爭議調處的相關規(guī)定處理后，再進行現(xiàn)場指界。

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

2 FME關鍵技術

2.1 FME基本概念

FME 是加拿大Safe Software 公司開發(fā)的一套空間數(shù)據處理系統(tǒng)，它提供了一系列數(shù)據讀寫、存儲、轉換模塊［1］。通過對上百種格式的空間數(shù)據整合，實現(xiàn)了多領域、多模態(tài)、異構數(shù)據的互操作，具備了靈活整合300 多種空間和非空間數(shù)據的功能，包括CAD、GIS、點云數(shù)據等。

FME 的解決方案包括Desktop 和Server，其中Desktop 提供了桌面級的可視化數(shù)據操作方法，具有界面簡易、方法直觀、操作豐富的特點。Desktop通過讀模塊功能實現(xiàn)了多種格式的讀取錄入，同時利用寫模塊可以自定義輸出格式，以達到數(shù)據轉換的目的。為了適應不同數(shù)據格式之間的變換與遷移，F(xiàn)ME Desktop 核心提供了一個400 余種數(shù)據變換的模塊庫，稱為轉換器庫（Transformer Gallery），其涵蓋了空間數(shù)據中的3D、幾何對象、制圖和報告、屬性、數(shù)據質量篩查、空間分析等多種操作。Server 解決方案則可以提供服務器數(shù)據處理功能，其通過WebService 的方式，對面向互聯(lián)網的產品應用提供了數(shù)據接入與訪問、處理與發(fā)布的功能。

2.2 FME轉換器功能

2.2.1 讀寫模塊

在FME 的工作空間中，用戶可以根據自己的實際需要，在FME Workbench 中按照不同的項目需求來進行轉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)據的導入，對于CASS 生成的DWG 數(shù)據來說，將其導入FME 中大致有3 種方法：1）通過直接點選菜單欄中讀模塊功能；2）通過拖拽的方式直接導入；3）在開始菜單中新建Generate工作空間。寫模塊功能的數(shù)據導出方法支持.pdf、.dwg、.xml.、json 等多種格式，同時包含了坐標系定義、要素類型定義等功能，從而實現(xiàn)了自定義輸出格式的效果。

2.2.2 Tester轉換器

Tester 是FME 較為常用的轉換器之一，其主要提供條件篩選與過濾的功能。Tester 根據用戶所提供的測試條件，根據測試比對結果決定是否輸出要素。其中參數(shù)設置模塊提供了多個比對操作符，包括邏輯比對、運算操作等，可以依照線形、線寬、顏色等進行過濾。在實際的操作中，通過Tester 的要素會統(tǒng)一流入Passed 結果中，其余的流入Failed 結果中。與此同時，Tester Filter 提供了多輸出端口的過濾功能，以達到多個Tester 轉換器同時作用的效果。

2.2.3 GeometryFilter轉換器

GeometryFilter 轉換器是一種針對空間地理信息的屬性篩選模塊，可以對不同地理信息要素進行提取，輸出符合篩選條件的幾何對象。其中，GeometryFilter 可以對點、線、面、弧、點云、立方體等要素進行處理，同時提供了均質集合功能。根據參數(shù)設置的不同，GeometryFilter 會按照篩選條件進行分類結果輸出，同時對未通過篩選的要素統(tǒng)一輸出到Unfiltered 層中。

2.2.4 PointOnAreaOverlayer轉換器

PointOnAreaOverlayer 轉換器是一種點面空間地理信息處理模塊，提供了點面關系的拓撲處理功能。PointOnAreaOverlayer 轉換器提供了點面空間分析疊加功能，它可以判斷點和面要素的空間關系，同時可以進行點面要素屬性之間的傳遞。Point-OnAreaOverlayer 提供了分組、壓蓋計數(shù)屬性、面優(yōu)先、聚合處理等參數(shù)。其輸入為源數(shù)據點和源數(shù)據面2 類，根據參數(shù)選取的不同，輸出符合條件的點和面要素。

2.2.5 AreaOnAreaOverlayer轉換器

AreaOnAreaOverlayer 是一種面屬性拓撲檢查模塊，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、屬性之間的拓撲檢查，同時可以提供阻塞等分組模式設置。AreaOnAreaOverlayer 主要用于面與面之間的關系檢查，對面的相交與包含等拓撲問題具有較好的魯棒性。

3 基于FME 的宗地自動化提取算法實際項目應用

3.1 數(shù)據概況

本實驗以某地第二次土地確權工作為背景，按照《第三次全國國土調查技術規(guī)程》［3］和《集體土地所有權調查技術規(guī)定》相關規(guī)定來展開工作。其中，利用各村法人和指界委托人指界的方式來明確權屬問題，工作過程中參考并結合了以往確權成果。在實際工作中對權界線進行了測量，對宗地的類別、位置、范圍、面積和利用情況進行了詳實地查詢。根據調查結果以及界址測量結果進行了成果歸檔工作，按要求填寫《農村集體土地所有權調查表》。以1∶10 000 標準分幅土地利用現(xiàn)狀圖為基礎，進行了宗地圖的繪制。之后按照相關程序進行登記發(fā)證工作。其中，某個村莊的實際內業(yè)原始CASS 成果（地籍圖）部分如圖2 所示。

圖2 測區(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準含義部分如表1 所示。

表1 CASS 原始數(shù)據圖層標準含義表

在實際的項目工作中，初步的內業(yè)成果以航空影像作為底圖，采集數(shù)據繪制而成，在海量測繪數(shù)據的前提下，通常會包含眾多的錯誤，如，點線矛盾、圖屬錯誤、線型錯誤等。對于圖2 中的源數(shù)據，我們需要針對性地對相關圖層進行提取，以及對圖層內的地理信息屬性進行篩選，以期降低人工成本及提高修測精度。如，對其中的宗地信息進行提取、質檢，以形成符合要求的宗地圖成果。因此本文利用FME 技術設計了基于原始CASS 內業(yè)成果的宗地自動化提取算法實驗，同時針對圖層中的界址點與宗地面、宗地面與宗地面拓撲關系進行了質量檢查。

3.2 算法流程

對于原始CASS 數(shù)據來說，我們的算法在進行源數(shù)據導入后，首先對內業(yè)數(shù)據處理結果中的原始宗地圖層進行信息提取，如圖3 所示。由于原始宗地（JZD）圖層中通常包含許多錯誤，因此為提高精準檢測能力，首先對JZD 圖層中的地理要素進行提取，我們分別提取圖層中的點線面3 種要素。理想情況下該圖層只能提取出閉合的面要素，而實際情況下內業(yè)人員為工作便利，經常將界址點這種點要素放置在JZD 圖層中，因此通過地理要素篩選可以將該圖層中的界址點要素進行提取，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。再進行信息提取，即可獲得較為準確的宗地信息。因此，我們可以利用該成果進行面面關系處理，同時根據JDP 圖層中的界址點信息與宗地信息進行點面關系檢查，來發(fā)現(xiàn)宗地內包含的界址點錯誤。

圖3 算法流程

3.3 FME工作空間

根據圖3 中的算法流程，我們設計的FME 工作空間如圖4 所示，該工作空間主要由信息提取、質量檢查、格式轉換與輸出3 個模塊組成。

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轉換器，在利用讀模塊功能將原始CASS 數(shù)據導入后，使用2 個Tester 模塊對原始數(shù)據中的界址點、宗地圖層分別進行提取，其中，tester 參數(shù)分別為fme_feature_type=JZP、fme_feature_type=JZD。同 時串聯(lián)了一個GeometryFilter 轉換器，達到對源JZP、JZD 圖層數(shù)據進行點、線、面篩查與過濾的效果。

2）質量檢查模塊。

質量檢查模塊主要使用了PointOnAreaOverlayer、AreaOnAreaOverlayer、Tester 轉換器，PointOnAreaOverlayer 將信息提取所得的界址點要素與宗地面幾何要素進行質檢，用于發(fā)現(xiàn)宗地面內的錯誤界址點，其中，使用Tester 轉換器將overlap＞2 的要素進行結果輸出，作為點面關系錯誤結果。reaOnAreaOverlayer 將信息提取后JZD 圖層中的面要素進行篩查，主要檢查面包含、面相交情況，同理利用Tester 轉換器將overlap＞2 的要素進行結果輸出，作為面面關系錯誤結果輸出。

3）格式轉換與輸出模塊。

利用寫模塊功能將所需要的結果以專業(yè)格式文件的形式輸出，在進行GeometryFilter 信息提取后，對過濾結果中的界址點數(shù)據以JZD 圖層的形式輸出，對宗地數(shù)據以JZP 的形式輸出，輸出格式為.dwg，這樣對源數(shù)據圖層替換后可以得到更為標準的CASS 數(shù)據。同時對點面關系、面面關系結果進行輸出，在這里使用了ArcGIS 可以識別的.shp 格式將錯誤進行輸出，同時也可以證明FME 具有良好的格式轉換能力，以適應跨平臺的項目需求［4］。

3.4 實驗結果

宗地信息要素提取結果如圖5 所示。

圖5 宗地信息要素提取結果圖

錯誤界址點要素提取結果如圖6 所示。

圖6 錯誤界址點要素提取結果圖

錯誤宗地面要素提取結果如圖7 所示。

圖7 錯誤宗地面要素提取結果圖

由圖5、圖6、圖7 可知：該種算法的設計可以對宗地幾何對象信息進行有效提取，同時對點面問題、面面問題可以準確定位。根據實驗結果，各轉換器功能對地理要素的篩選結果定量化如表2 所示。

表2 轉換器定量化篩選結果

由表2 可知：該測區(qū)的CASS 數(shù)據有2741 個點面關系問題和271 個面面關系問題。以上實驗結果說明自動化方法可以減少人力成本，篩選結果定量化可以提高精確度，也進一步說明了本實驗具有較好的研究價值。

4 結語

本文針對土地確權業(yè)內數(shù)據處理工作中宗地圖形提取現(xiàn)存在的問題，利用FME 技術實現(xiàn)了宗地屬性篩查、幾何對象提取、數(shù)據格式轉換、質量檢查等功能，對提高內業(yè)數(shù)據處理精度、增強專業(yè)成圖效率、減少人工成本具有一定的應用價值。同時在下一步的研究中，將重點圍繞基于FME 的其他幾何、屬性檢查功能進行探討，如，打折線檢查、線續(xù)交檢查、圖屬一致性檢查等，以通過智能技術手段減少農村集體土地產權不清等問題的發(fā)生。