地籍数据建库系统的设计与实现

李 昱，刘长星，李 蕾，李鹏辉

（1.西安科技大学测绘科学与技术学院，陕西 西安 710000；2.西安市勘察测绘院，陕西 西安 710000；3.西安坐标原点软件信息有限公司，陕西 西安 710000）

近年来，国家对房产和地籍信息的管理在不断完善。建立一个精度高、数据全的地籍数据库成为地籍管理的重点。对地籍数据库的建立，反映了真实合理的建筑物权属、位置、面积等属性状态。为农村宅基地和集体建设用地的使用权提供了数字基础与技术支持[1-3]。由于作业人员技术水平参差不齐等原因，无法确保地籍数据完全满足要求。将编程语言与传统宅基地内业处理技术相结合，不仅可以更有效地保证数据精度符合要求，而且可以大大降低工作时间、提高工作效率。

1 地籍数据库

1.1 ArcGIS 环境下的地籍数据建库系统

ArcGIS 是美国ERSI 公司研发的，集空间数据显示、编辑、查询检索、统计、报表生成、空间分析和高级制图等众多功能于一体的桌面应用地理信息系统平台。其功能丰富、可应用范围广，有独特的空间数据模型及空间分析等功能，使构建的系统从整体上有极大的延展性和灵活性[4]，保证基于其所构建的应用系统和技术先进、开放和可延续，技术成熟、安全稳定，操作简单、易于开发等优点。但由于其对矢量数据（如:dwg、txt、kml 等）的支持不足，图形检查与处理不够完备等缺点，所以将ArcGIS 进行二次开发，通过C#编程语言等，实现对图形的数据转换、图形检查、拓扑检查和属性赋值等功能。

1.2 数据转换入库

将外业测量数据收集整理后，需要将得到的dwg格式的CAD 数据转化成mdb 格式的GIS 数据进行入库。在过去的研究中，袁源琳[5]等设计了Auto-CAD数据直接无缝转换为GIS 数据的方法。宁存鑫[6]等将CAD 数据经过二次开发转换成SWMM 数据，再经由Python 编程语言实现将其转换为GIS 数据。曾传俊[7]等基于FME 将CAD 数据进行属性分析，通过语义转换，实现不同格式数据间的转换。这些方法仍然有数据转换不全、功能不完整等不足。对此经优化并完善，可以更加广泛、方便并灵活地应用于实践中。

在数据转换入库时，通过程序解析CAD 源文件，获取不同CAD 实体单元的实体编码及其实体几何信息。再通过ArcGIS 编程模块中的几何构建模型，构造满足ArcGIS 的几何要素和属性。利用FME 识别实体编码，设置导入数据与目标数据库中字段的映射关系，将数据导入到数据库中。对于特殊情况，如果CAD图层较为复杂，或者需要转出其他地物，需要配置对应地物实体代码到CAD 图层解析实体代码列表框中，部分转换内容如图1 所示。

图1 数据转换部分内容展示

2 转换后图形检查与处理

一般来说，数据入库前会在AutoCAD 内进行图形的检查与处理，但由于CAD 图形自身空间分析能力不足，会导致部分数据依然存在图形拓扑错误和界址点缺失或多余的问题。同时，在数据库建库入库过程中，由于人员操作不当，有时会存在数据缺失的现象。对入库后的数据进行图形分析检查与改正就会很大程度上提高数据库的准确性与实用性。具体步骤如图2 所示。

图2 数据转换后图形处理与检查流程图

2.1 图形拓扑检查与处理

图形拓扑检查是一项检查图形相互间位置关系的工作。将地籍数据进行拓扑检查，可以提高数据精度，使数据满足最终提交数据成果的精度要求，减少发证工作的纠纷。

在前期研究中，陈军[8]等将地籍变更分为地块合并、分割、公共边界调整、结点移动、复合分并等基本联动类型,并进行了细分，归纳出地块目标的变化类型推断规则。邓神宝[9-10]等根据拓扑重叠来源的分析，将其分为测量误差、权属争议和飞地范围重复入库3 种错误类型，并以9I 模型为基础，提出一种适合二维复杂线对象的拓扑关系的线性序列描述模型；杨理[11]等基于Microsoft Visual Studio 的微软基础类库应用程序框架实现复杂系统可视化拓扑建模的应用程序软件开发。

在此次数据库图形拓扑检查设计中，主要检查由于外业误差以及人员操作不当引起的图形的移动与变形，包括面面关系检查、线面关系检查和线线关系检查。面面关系检查主要是检查同一图层图斑面面重叠、交叉与缝隙，以及不同图层图斑的面面交叉与缝隙。线面关系检查主要是检查线与图斑之间是否交叉或存在缺失。线线关系检查主要是检查线与线之间的分离、交叉与缝隙。

对于不同的拓扑错误，应结合外业数据针对不同的情况判断处理方法，主要判断拓扑类型的方法是读取图形顶点坐标，检查相邻图形的拓扑并判读拓扑误类型。然后依照不同的拓扑错误类型，将图形拓扑分别进行处理，如表1 所示。

表1 常见的拓扑类型与相应的处理方法举例

2.2 界址点检查与处理

在地籍数据库建设中，界址点不仅有助于准确提取位置信息，而且可以获取面积与长度等房屋属性信息。精准的界址信息对于宗地权属信息十分重要，所以界址点检查是一项不可缺少的工作。由于绘图人员的疏忽与认知不足，有时会在同一点处绘制多个界址点（相邻界址点间距离为0），这就会导致界址点重复的错误。相应地，作业人员疏忽或操作不当时，也会造成界址点缺失的错误。

在对界址点的检查与处理中，李磊[12]等提出在道格拉斯-普克算法中调整容差，在角度判断方法中设定角度阈值，获得宗地形状最佳简化效果，提取出合理界址点。伍建红[13]在ArcGIS 二次开发组件的基础上结合空间数据拓扑关系的判断算法，实现对界址点的错误检查。

界址点检查时，默认为沿界址线从宗地西北角第一个点（J1）开始顺时针环绕（即界址点编排顺序），当宗地内地物属性发生改变、遇到拐角或邻宗设置界址点处，均应设有界址点。当界址点缺失时，则应添加界址点，并将界址点编号顺延。当不具有界址点设置条件或相邻界址点间距离小于0.05 m 时，则应删减界址点。特别需要注意有共用边时邻宗之间界址点的删减与增加应同时进行，避免遗漏。

2.3 部分代码展示

3 界址属性赋值

3.1 界址属性赋值

将图形进行检查与改正处理后，还应该判别界址属性，将其赋值。界址属性赋值主要包括界标类别、界址点类型、界址线类别、界址线位置与界线性质。传统的作业方式通常采用人工识别与建库软件相结合的方式对界址属性进行赋值[14]。但这种做法不仅耗时耗力、作业效率低，而且并不能保证准确性与彻底性[15-16]。这会造成数据库建成后所出界址标识表等图表的错误并且给最终发证工作带来不便。使用编程语言将赋值工作自动处理，不仅可以节省大量的时间、提高工作效率，而且可以有效避免由于人为因素造成的不彻底、不一致等问题。

3.2 部分代码展示

4 结 语

编程语言作为处理问题的工具与手段，广泛应用于测绘科学与技术领域。论文针对地籍数据库建库过程中的数据与属性转换及数据检查与处理等耗时长、易出错的环节，通过ArcGIS 二次开发平台，利用C#编程语言，对地籍数据的格式转换、图形检查、拓扑检查、属性转换和属性赋值等进行自动化地判读与处理。研究结果表明AutoCAD 地籍数据可以通过本系统实现CAD 软件与GIS 软件间数据的格式转换；可依照数据的图形属性，通过面面关系、线面关系与线线关系进行拓扑检查与处理；可以检查界址点的重复与缺失，并将其进行相应的删除与补充；还可以依据界址点与界址线的位置等信息，实现界址属性的赋值，最终形成完整的地籍数据库建库系统。此研究结果已应用于陕西省宝鸡市凤县房地一体的数据库建设中，具有较强的实用性。