基于ArcGIS的宗地四至自动提取方法*

杨婧怡，郭海泉

(1.南京农业大学 公共管理学院，江苏 南京 210023；2.江苏省地质测绘院 江苏 南京 211102)

0 引言

地籍调查是以宗地为基本调查单元，针对每宗地的权属、界址、位置、面积、用途等进行的土地调查。宗地是一个土地权属界址线封闭的地块或空间。进行地籍调查时，应按实际情况填写宗地四至：如有相邻宗地，填写相邻宗地的土地使用权人、所有权人名称；与道路、河流等线状地物相邻的应填写地物名称；与空地、荒山、荒滩等未确定使用权的国有土地相邻的，应准确描述相应地物、地貌的名称，不得空项[1]。宗地四至应当在外业调查阶段填写，然后再将宗地四至信息录入地籍调查数据库。但在大部分情况下，都是根据前期的外业调查数据及测量成果在内业完善宗地四至[2]。近年来，国家已经多次下发文件，要求加快推进农村土地确权登记颁证工作，自然资源部于2020年5月14日下发文件《关于加快宅基地和集体建设用地使用权确权登记工作的通知》，要求各地在2020年底基本完成宅基地和集体建设用地使用权确权登记工作。这项工作时间紧、任务重，给各个测绘单位带来了巨大的挑战。在内业建库过程中，虽然大多数建库软件都提供了提取宗地四至的功能，但其运行的效率及准确率都不理想，仍需要过多的人工干预。为提高提取宗地四至的效率及准确率，本文设计了一个提取算法，并以此提取算法为基础，在ArcGIS平台上开发了一个宗地四至提取工具。

1 基础概念

1.1 基准方向

提取宗地四至实质上是获取当前宗地的东、南、西、北四个边与相邻宗地、地物、地形之间的相互位置描述。本文中的宗地是指宅基地、农村建设使用权等接近矩形的宗地。在农村地区，宗地一般都呈现东西向或南北向，其轴线方向与坐标轴夹角较小。如果轴线方向与坐标轴方向的夹角过大(接近45度)，如图1(a)所示，此时就不便进行判断(可以认为1-2是北至，也可以认为2-3是北至)。如果此地区的房屋走向都与此宗地相似，则可以设置一个符合地方习惯的北方向作为基准方向，这样做的目的是便于确定四至，图1(b)中可以很准确地判断1-2为北至。

图1 设置基准方向前后的宗地示意图

1.2 夹巷与巷道

夹巷与巷道是一个相对的概念，如果两个宗地之间没有物理上的直接连接，虽然两户人家互为邻居，但从地籍调查角度来讲，宗地JC00109的东至是一个夹巷(或巷道)，宗地JC00110的西至是一个夹巷(或巷道)，如图2所示。一般情况下，如果两个宗地之间的夹缝小于1 m且不相连时，则认定两宗地之间是一个夹巷；如果两个宗地之间的夹缝在1～5 m之间时，则认定两个宗地之间是一个巷道[3]。

图2 夹巷与巷道示意图

1.3 优先级

搜索四至时，当前宗地优先搜索与其直接相连的宗地(即邻宗)，如果没有找到邻宗，则再依次搜索夹巷、巷道，还没有找到时，就要在指定的缓冲范围内搜索地形要素，如道路、河流等。多个地形要素参与搜索时，就需要对地形的重要性设置相应的优先级。优先级越高，先进行搜索。没有搜索到时，再搜索优先级低一点的地形。

2 宗地四至提取方法

宗地四至提取是一种空间分析过程，主要步骤如下：

2.1 设置基准方向并旋转

基准方向应分片区设置，应依据不同区域的房屋走向进行设置。如果每个宗地的轴向与坐标轴基本平行，则就不需要进行设置，如果夹角接近45度，就应进行设置。设置基准方向后，以此区域的最大外包矩形的左下角为旋转点进行转换，旋转角度为基准方向与正北方向的夹角。由于此旋转是整个区域的所有图形进行整体旋转，所以各个宗地之间的相互关系不会发生改变。轴向与坐标轴夹角过大如图3所示。

图3 轴向与坐标轴夹角过大

2.2 获取宗地四边

经处理后的宗地的轴向已经基本与坐标轴平行，获取宗地的最小包络框可以最大限度地贴近此宗地。依次计算宗地的每个界址点到包络框的四角(左上角、左下角、右上角、右下角)的距离，并获取最近点。然后以最近点为分隔点，将宗地分割成四边，每边由一个或多个线段组成。如图4所示，北边为1-2，东北为2-3-4-5，南边为5-6，西边为6-1。

图4 宗地四边分析

2.3 缓冲分析

将获取到的宗地四边分别地籍号及北、东、南、西标识，然后查找相邻宗地。对于任意一条边按以下次序进行查找：

1) 搜索相邻宗地，如果找到相邻宗地，则记录相邻宗地的地籍号；

2) 如果没有找到相邻宗地或此边的部分线段未找到邻宗，则建立1 m的缓冲进行查找，找到相邻宗地时，则标注为夹巷；

3) 如果1 m缓冲没有找到相邻宗地，则建立5 m缓冲查找相邻宗地，找到时标注为巷道；

4) 如果5 m缓冲没有找到相邻宗地，则根据地形配置中的优先级及相应的缓冲搜索地形要素(见图5)；

图5 地形要素及优先级

5) 如果在地形中没有搜索到，则就填写默认值，如空地、场地等。

3 宗地四至提取工具的实现

地籍数据库基于ESRI公司的Personal GeoDatabase创建，因此本文选择基于ArcGIS平台实现宗地四至提取工具。ArcMap是ArcGIS Desktop中的一个组件，主要用于地图制作、空间分析、空间数据建库等。ArcMap AddIn是ArcGIS开始提供的一种全新的扩展ArcMap功能的开发方式，支持ArcGIS10.0及更高的版本[4-6]。

基于ArcMap Add开发框架，使用VB.Net编程语言，实现宗地四至提取工具的关键过程如下：

1) 创建宗地四至提取参数配置：通过配置的方式将参数暴露给用户(见图6)，便于工具的运行。

图6 参数配置界面

2) 整体旋转对象：在GeoDatabase数据模型中，所有的几何要素都可以调用IGeometry接口的Envelope属性获取对象的范围，获取到最大范围后，使用ITransform2D接口的Rotate方法进行旋转。

3) 相邻宗地及地物：使用ITopologicalOperator.Buffer方法对宗地的每个边创建缓冲，再使用IRelationalOperator.Overlaps及IRelationalOperator. Touches方法判断位置关系。

工具编写完成后，打包成扩展名为esriAddIn安装文件，安装完此工具后，在ArcMap中以工具条的方式呈现出来供用户使用。宗地四至提取的结果保存于Excel文件中，用户使用时再将Excel文件引入到数据库，这样可以最大限度地降低工具与地籍数据库的耦合度。

软件运行界面如图7所示。

图7 软件运行界面

4 实例验证

本工具编写完成后，已被应用于江苏省盱眙县的一个地籍调查项目的生产中。以该县一个镇约9 000宗的数据为测试样本，利用此工具一次性提取宗地四至共花费时间23 min。提取完毕后，项目组安排1人共花费约3 d时间对此工具的提取情况进行核对。统计结果如表1所示。

表1 统计结果

从统计结果可以得出，提取正确率为93%(仅将“不需要改动”的内容视为正确)，能够满足宗地四至的快速提取需求。

5 结束语

本文以地籍调查项目为依托，结合地籍建库过程中的宗地四至提取需求，设计了一种提取宗地四至的方法并在ArcGIS平台中基于ArcMap AddIn编程实现了此功能。宗地四至的提取是一个相对复杂的过程，没有统一的标准，在今后的项目实施过程中，还需要针对新的需要加以改进，以便能够提高准确率、更好地服务于地籍调查项目的实际生产。