基于ArcGIS的村镇地籍数据库建设方法

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摘要主要是基于ArcGIS软件对村镇地籍数据库的建设方法进行了深入的研究,详细地介绍了村镇地籍数据分图层入库的原理和方法,并且对入库前基础数据的预处理的重要性和预处理方法进行了说明。关键词ArcGIS、地籍、数据库建设、图层、宗地1 引言村镇地籍调查是为了全面掌握土地所有权和使用权状况,确定每宗土地的位置、权属、界线、面积、用途等,编绘相关图件,形成数据、图件、表册等调查资料。在经济发展的过程中,关于土地的信息资料会发生不同程度的变化,这就需要相关的工作人员要针对土地情况的变化,对相关信息进行变更,并且向用户提供最新的、最准确的咨询服务。建立一个科学的、合理的地籍库管理体系,可以对土地实行更好的规划工作,集中整治、开发土地资源[1]。满足土地宏观调控、土地利用总体规划编制、土地各项严管措施落实、国土资源信息化服务的需要。随着社会经济、科技的发展,国家为实现农村土地管理由传统的人工管理向信息化管理模式的转变,开展了一系列农村地籍的数据库建设项目,农村地籍数据库建设是土地管理信息化建设的基础工作[2]。数据建库的过程主要是CAD 与GIS 数据相互转换的问题,GIS与CAD 两者都有空间坐标,都能描述图形数据的拓扑关系,都能处理非图形属性数据。但CAD 系统与GIS系统在数据结构的定义上有着比较大的差异,CAD 主要进行几何图形的处理,属性库功能相对要弱,对实体的编码、属性、图层及拓扑关系等内容涉及很少;而GIS处理的多为自然目标,属性库内容结构复杂,图形与属性的相互操作十分频繁,具有强大的数据管理与空间分析功能,对数据的定义、属性、结构等有着明确规定[3]。地籍数据库管理系统既能满足图形的拓扑检查,使图形更加严谨,又有强大的属性分析、查询等管理功能。因此,村镇地籍数据库建设势在必行。2 村镇地籍数据库建设流程村镇地籍调查数据库的建设,以外业调查的大比例尺村镇地籍图形成果,依据《城镇地籍数据库标准》要求,利用ArcGIS 软件,通过数据的分层、提取、格式转换、建立拓扑、检查分析等技术流程,建立满足一定拓扑规则的村镇土地利用现状数据库。(1)首先要对地籍图进行预处理。预处理包括对图形的检查和对图层的整理,其中对图形的检查包括编码正确性检查、等高线检查、图元合理性检查、封闭性检查、面状地物重复性检查等;为了避免图层表示的混乱,要对需要提取的宗地、图层进行分类整理。(2)然后把预处理好的图形文件分图层入库。先进行从南方CASS到ArcGIS之间的格式转换,对转换后的点、线、区文件进行拓扑检查,并改正拓扑错误,再对这些矢量数据进行属性输入或挂接。(3)对建立的数据库文件进行全面的质量检查。包括基本信息的检查、图形质量的检查、属性正确性检查和逻辑一致性检查。(4)最后形成完整的村镇地籍数据库成果。村镇地籍数据库建设流程如图1所示。基于ArcGIS的村镇地籍数据库建设方法3 村镇地籍数据库建设步骤3.1数据预处理(1)图形的检查由于外业调查的地籍图不一定符合数据转换要求,所以首先要对地籍图进行检查改错。基于CASS的检查包括图形检查和属性检查,图形检查主要有编码属性的正确性、图层正确性、符号线形线宽、线自相交、面状地物封闭性以及复合线复点的检查等[4]。要对这些规则进行检查,为图形数据的转换做准备。(2)图层的整理为了便于把外业调查的地籍图导入数据库中,需要对地籍图进行分图层处理,根据《城镇地籍数据库标准》要求,需要从地籍图中提取行政区、宗地、房屋、界址点、控制点、高程点、等高线、文字注记等图层。其中宗地层和房屋层为地籍数据库的核心,所以应先在南方CASS 中对宗地和房屋层进行整理,以保证两图层入库前后的数量保持一致,做到不重不漏。第一、按照相关技术规定并根据实际情况,对宗地进行分类,宗地类型分为三种:已发证宗地、未发证宗地、扩建宗地,分别把他们放置在不同的图层中;为了实现宗地号与宗地的有效关联,宗地号标注文字的中心点要位于相应的宗地内;通过“输出宗地属性”工具导出宗地的属性信息,生成宗地属性表。第二、按照相关技术规定并根据实际情况,对房屋进行分类,分为砖、混、砼、钢、石、土、木、建、基、简、破、牲、厕,放置在不同的图层中;为了实现房屋层数与房屋在空间上的有效关联,标注文字的中心点应位于相应的房屋范围内。3.2 分图层入库分图层入库是一个图形数据和属性数据从南方CASS 到ArcGIS的数据转换的过程,也是数据库建设的过程,包括了行政区、宗地、房屋、界址点、控制点、高程点、等高线、文字注记等图层的数据转换、拓扑检查、空间分析、属性输入与挂接等步骤。图层入库前首先要建立一个空的MDB 格式数据库,并设置好相应的坐标系统和相关投影参数。(1)行政区入库首先从地籍图中提取行政区范围线,把范围线导入到ArcGIS 中,形成单独的图层(XZQ)并完善图层各字段属性信息;然后通过区转线工具(Polygon To Line)生成行政区界线图层(XZQJX)并完善图层各字段属性信息;最后通过属性字段(XZQMC)制作行政区注记层(XZQ_ZJ)。(2)宗地入库把分图层后的宗地分别导入到ArcGIS 中,形成宗地层(ZD),三种宗地类型分别标注在宗地层的“类型”字段中;检查数据库中ZD 层的各类型宗地数量与导入前文件是否一致,如不一致查明原因并改正;在宗地的CAD 文件中生成宗地号注记图层,调入ArcGIS 数据库形成宗地号图层(ZDH),对ZD 和ZDH 两个图层进行空间分析,使其一一对应,把宗地号赋值到ZD 层相应的字段中;通过宗地号把ZD 层与宗地属性表挂接,把宗地属性表内的宗地属性赋值到ZD 层中,并按照建库标准完善ZD 层中其他相应属性;最后再生成宗地注记层(ZD_ZJ)。对宗地层进行空间拓扑检查,使宗地之间在空间位置上无重叠或有细缝;然后再对生成的宗地层进行逻辑检查,使宗地各属性字段相互对应,无逻辑矛盾。(3)房屋入库把分层后的房屋按类型导入到ArcGIS数据库,形成房屋层(FW),要求只有砖、混、砼、钢、石、土、木和部分建、基入库,房屋类型在“类型”字段中与进行区分;在房屋的CAD 文件中单独提取房屋层数文字注记,导入到ArcGIS 数据库中,形成房屋层数图层(FWCS);对FW 层与FWCS层进行空间分析,使其空间上保持一一对应,把层数赋值到FW 层相应的字段中,按照建库标准完善FW 层中其他相应属性;对FW 层进行空间拓扑检查,使房屋之间在空间位置上无重叠或有细缝。(4)宗地层与房屋层空间分析第一、空间检查。由于宗地与房屋存在着一定的空间关系,所以要对宗地层与房屋层进行空间检查,保证房屋必须在宗地内,不能出现房屋穿越宗地的现象。第二、建立关联完善属性值。在单独对宗地和房屋入库后,还不能使宗地和房屋的字段属性保持完整,宗地的部分字段属性与房屋的部分字段属性是有一定的关系的,所以在确保宗地与房屋的空间关系无误后,通过二者的空间关系进行关联,再通过属性值统计分析,完善各自的字段属性。(5)制作属性扩展表按照《城镇地籍数据库标准》相关要求,需要制作宗地与房屋的属性扩展表。通过ZD 层生成各种与ZD 层相关的扩展表(包括ZD_QLR、ZD_QSDC、ZD_ZQSLYZM、ZD_ZQSSP、ZD_ZSQDJ、ZD_ZTXQLDJ、ZD_ZCDJ),利用宗地号分别挂接宗地属性表和宗地信息表完善扩展表各字段属性;最后通过FW 层生成各种与FW 层相关的扩展表(包括FW_QLR),完善扩展表各字段属性。(6)界址点入库由于宗地分为已发证宗地、未发证宗地和扩建宗地三类,其中已发证宗地和未发证宗地都有独自的界址点编号,而扩建宗地是在已发证宗地上扩大出来的宗地,所以扩建宗地的界址点只针对在已发证宗地的基础上新增的界址点进行顺序编写,具体步骤如下:第一、在预处理后的宗地文件中,提取已发证宗地和未发证宗地,合并为一个新文件,命名为“原宗地.dwg”,提取扩建宗地作为一个新文件,命名为“扩建宗地.dwg”;第二、在南方CASS中通过原宗地和扩建宗地两个文件分别生成界址点文件,文件名为“JZD.qs”,考虑入库容差的影响建议界址点坐标至少保留4位小数;第三、对JZD.qs文件进行格式转换,转换前后的格式如图2:第四、在ArcGIS中导入转换后界址点坐标,形成临时点图层,对原宗地点文件的界址点号前加“J”,对扩建宗地点文件的界址点号前加“JX”;第五、对临时点图层进行空间拓扑分析。首先通过拓扑检查界址点是否在宗地的界址线上,如未落在界址线上需手动把界址点拖至正确的位置;再提取原宗地与扩建宗地JZD 层中重合的界址点,删除选中的界址点;第六、合并原宗地与扩建宗地JZD 层,形成新的界址点层(JZD),并按照建库标准完善新的JZD 层各字段属性信息。(7)界址线入库通过ZD 层进行面生成线,形成界址线层(JZX);JZX 层与JZD 层进行分析,用界址点打断界址线,使界址线遇到界址点便断开,形成新的JZX 层;通过发证中界址线描述说明和其他属性表完善界址线各字段属性信息。基于ArcGIS的村镇地籍数据库建设方法(8)控制点入库把控制点坐标ArcGIS 数据库中,形成测量控制点层(CLKZD),在CLKZD 层属性中生成控制点坐标,按照建库标准完善CLKZD 点文件其他各字段属性信息;通过CLKZD 层界址点号字段生成控制点注记层(KZD_ZJ)。(9)等高线入库提取CAD 文件中等高线,并处理等高线使其成为多段线(不拟合),检查并修改等高线之间相交的错误,在拐点稀疏的地方适当加点处理使其不相交;把等高线调入到ArcGIS数据库中,形成新的等高线层(DGX),DGX 层中属性字段为Elevation的属性值为等高线高程值;标记计曲线与首曲线并按照建库标准完善DGX 层各字段其他属性信息。(10)高程注记点入库输出CAD 文件中的高程点坐标及高程值并导入到ArcGIS 数据库中,形成高程注记点层(GCZJD),按照建库标准完善GCZJD 层各字段其他属性信息。(11)制作地类图斑首先在CAD 中新建地类界线图层,在行政区范围内按地类划分各区域并标注地类代码,再把划分好的地类界线和地类代码分别导入到ArcGIS数据库中,对地类界线进行拓扑检查改错;然后将地类界线转成区图层,把地类代码赋值给区图层,形成地类图斑层(DLTB);按照建库标准完善DLTB层各字段其他属性信息。(12)制作地类界线由DLTB层生成地类界线层(DLJX);DLJX层分别与ZD 层与DLTB 层进行分析,对地类界线类型赋值;按照建库标准完善DLJX 层各字段其他属性信息。4 村镇地籍数据库质量检查将整合好的地籍数据库导入到ArcGIS 中,利用ArcGIS的各种质量检查工具对数据库的结构、属性数据内容、图形数据的拓扑关系、图属逻辑关系、扫描资料与业务关联等进行检查,确保数据的质量。数据库质量检查主要包括四项内容:基本信息检查、图形质量检查、属性正确性检查和逻辑一致性检查。基本信息主要是检查数据可视正确性、数据基础正确性、图层完整性、图层命名正确性和数据范围正确性;图形质量主要包括几何精度和图形拓扑关系,其中拓扑检查中,首先对单个要素检查,重点检查面状要素是否闭合、是否自交叉、线状要素是否自交叉、是否重叠,然后进行要素间拓扑关系检查,要素之间是否存在不合理的空间关系,拓扑关系与实际情况不一致等[5];属性正确性包括属性表结构完整性、属性非空性、属性值唯一性、属性枚举值正确性、属性值域范围正确性、非法字符和属性参照;逻辑一致性包括拓扑一致性、属性一致性、图属一致性和统计数据一致性。涉及接边的数据库还要进行图形和属性的接边检查。5 小结村镇地籍数据库建设的过程就是把CAD 格式的地籍图的图形信息和属性信息转为数据库格式,对各图层的图形信息进行逻辑检查,对属性信息进行录入完善,最后进行质量检查,形成一个完整的数据库系统的过程。本文对地籍图中的分图层入库的过程进行了详细的介绍,也可以通过代码转换的方法进行批量入库,不管何种入库方式,原理都是一致的。对于地籍数据库的建设,基础数据的准确性和可靠性对数据库建设尤为重要,在数据库建设的过程中,应尽量避免中途修改图形信息和属性信息,以免造成工作的反复和错误的出现。为保证建库的质量,应根据相关规程规范对入库的数据进行全面的质量检查,记录检查结果,并对检查发现的错误进行改正[6],这样才能保证基础数据的准确性和可靠性。往期回顾 1.土地基础知识汇总(修订版)2.ArcGIS工具箱使用技巧汇总3.农户从申请宅基地到住上房屋 须过“六道关”4.国土空间规划的若干问题5.ArcGIS专题制图、空间分析专题附赠大量资料数据视频有需要Arcgis视频的、证书扫码关注
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