基于FME和ARCGIS的福州市辖区城镇土地调查建库技术研究

作者：福州市勘测院白昕

摘要：在GIS技术迅速发展的今天，GIS软件及二次开发平台，在具体使用过程中，不足以兼容工作人员现有熟练技术，并不能灵活解决实际作业过程中遇到的各种问题。ARCGIS方便的GEODATABASE功能和数据处理技术，FME强大的管道功能，都备受数据处理者的青睐，将二者结合使用，取长补短，不但节约了生产成本，还提高了作业效率。
关键词：土地利用；全国第二次土地调查；ARCGIS；FME；Geodatabase

1 引言

福州市位于中国东南沿海，福建省东部，毗邻台湾海峡，人口众多、经济发达，是海峡西岸经济区的重要城市。本次城镇土地调查，在第二次全国土地调查技术规程的基础上，融入地方技术特色，对测区进行铺开式调查的同时，在对多用途地块，我们按照用途的主次关系，取舍前三种作为本次调查的地类图斑，计算各地类比例，成果统计时，各地类的用地面积，分别按比例摊出计算，为国土及各级政府部门提供了精确的土地利用数据，给海西建设中城镇土地的合理开发、利用和保护提供有力的数据支持。
在GIS技术迅速发展的今天，市场上可见多种GIS软件及二次开发平台，但在具体使用过程中，总会在数据采集、处理、建库等方面受其固有程序的限制，不足以兼容工作人员现有熟练技术，并不能灵活解决实际作业过程中遇到的各种问题。ARCGIS因其方便的GEODATABASE功能和数据处理技术，FME因其强大的管道功能，都备受数据处理者的青睐，将二者结合使用，取长补短，不但节约了生产成本，还提高了工作效率。

2 数据库设计与建库流程

2.1总体框架

福州市辖区城镇土地调查是以1:500比例尺地形图作为工作底图，采用全野外调查方法，对测区进行地毯式无缝铺开调查，获取调查区翔实、准确的地类图斑信息。数据库通过采用Geodatabase数据模型设计和建立，实现了空间数据和属性数据的一体化存储，也可方便后期用Microsoft SQL Server或ORACLE管理。

2.2数据库层次结构
（1）空间要素分层设计

福州市辖区城镇土地利用数据库采取分层分要素的存储方式，由于涉及到多用途地类的调查，空间要素之间存在相互包含关系，所以在遵循《城镇地籍数据库标准》设计的同时，又按照地方要求进行扩展，福州市辖区城镇土地利用数据库的图层结构如下（表1）：

2）空间要素图层属性设计
为了对土地利用信息记录的规范化，空间要素的图层属性名称、代码、值域等设计遵循《城镇地籍数据库标准》，但由于不同图层的属性字段之间相互关联，存在隶属关系（例如：主地类图斑包含地类图斑1和地类图斑2），为了从图形和属性两方面进一步明确各地类的空间位置和面积比例，数据库的属性字段设置按照地方要求进行了扩展，更方便后期的查询和管理工作。

2.3数据字典与规则设计
按照以上图层和属性设计要求，建立福州市辖区城镇土地利用数据库运行必须的数据字典，主要包括地类编码、行政区划、权属单位代码（坐落单位代码）、地类界线。
（1）地类编码
严格遵循《第二次全国土地调查土地分类》，并在此基础上对农村道路中宽度≥1米的，从村庄通到田间、山间的道路，扩展一个新编码104a进行区分，方便后期成果精确统计。
（2）行政区划类
行政区划包含区县、街道（乡镇）、街坊三层，区县、街道（乡镇）代码采用12位数字代码，严格按照《中华人民共和国行政区代码》执行。街坊代码按地方要求采用6位码，编码规则如下：一级街坊号（3位）+“-”+二级街坊号（2位），例如：201-03。
（3）权属单位代码（坐落单位代码）
采用19位数字码，编码规则如下：行政区划代码（6位）+街道代码（3位）+街坊号（5位）+00000，例如：3501020011170300000（福建省福州市鼓楼区温泉街道117-03街坊福州市勘测院）。
（4）地类界线
地类界线类型依据《城镇地籍数据库标准》，采用一位数字码表示，通过空间关系，使用FME对地类图斑进行叠加分析，判断地类界线两边图斑的类型，确定采用何种代码。

2.4数据库流程设计
对于土地利用调查数据复杂的图层和属性关系，清晰严密的数据库流程设计可以减少不必要的重复工作，福州市辖区城镇土地利用数据库的建设包含以下步骤(建库流见图1）：
（1）外业数据预处理：外业提交数据的层名、字段规范性、拓扑关系、数据完整性、图形合理性检查和处理。
（2）分层合并和接边：数据按类别合并为三个文件：土地利用、土地强度、EXCEL属性表，并进行片区间的图形和属性接边。
（3）格式转换：AutoCAD的DWG数据转ARCGIS的SHP格式。
（4）拓扑构面：主地类图斑、地类图斑1、地类图斑2、房屋分层拓扑构面。
（5）属性关联：CAD图斑编号点关联EXCEL属性表，面关联点属性。
（6）比例计算：地类图斑、街道（乡镇）界、房屋叠加分析，计算地类比例、建筑面积等属性值。
（7）成果提取：通过空间分析，提取地类界线、新街坊线、新街道界并进行属性赋值。
（8）接边：与本次农村调查数据库进行图形和属性接边，确保统计成果的不重复。
（9）建立Geodatabase数据库。

图1福州市土地利用数据库建设流程

本次建库的数据源为外业人员通过AutoCAD软件采集和编辑的地类界线和图斑编号，用EXCEL记录的属性信息，二者通过图斑编号相互对应；次要地类图斑与主地类图斑通过图斑编号及支号记录其隶属关系，数据库成果要求通过建筑面积计算各次要地类所占的比例，地类界线要求记录左右图斑编号，街坊、街道、地类图斑外围边线严格套合，并以空间位置和属性形式标示各图层及图斑间的相互关系，所以数据处理主要进行以下工作：
（1）格式转换与属性挂接：将源数据由dwg格式转换为shp格式，可通过FME的GeometryFilter管道来实现图形、文字的分离，GeometryCoercer管道实现几何形状的转换，图属挂接可通过Joiner和PointOnAreaOverlayer管道轻松实现。
（2）拓扑构面：拓扑构面可利用ARCGIS拓扑构建功能进行，精度0.0001米。
（3）计算及成果输出：此步骤较复杂，若用ARCGIS实现，需要多步并进行二次开发，若用FME，可集成FME多个管道，实现一步到位，缩短生产时间，提高工作效率，详细处理过程见图2。

图2 数据处理与成果计算

3.2数据检查技术
由于福州市辖区城镇土地调查是基于1：500比例尺，对数据采集和数据库建设的要求较高，所以数据检查及疑问数据过滤主要从以下几个方面进行：
（1）数据几何精度：包含建库精度、坐标转换精度，通过ARCGIS检查。
（2）拓扑关系：包含线悬挂、自相交、打折重复，面空洞、相交、缝隙，各图层间套合检查等，此过程较为复杂，可交替使用ARCGIS、FME检查。
（3）属性和图属关系：包含属性值合理性、规范性，图属关系一致性检查，通过ARCGIS、FME交替使用，并配合人工干预方式进行。
3.3 坐标转换
福州市辖区城镇土地调查数据采集坐标系为福州城市地方平面直角坐标系，数据库成果及数据汇总要求统一在西安80坐标系下进行。由于福州城市地方平面直角坐标系和高程系统独立，故可采用已知的四参数进行转换。由于数据格式的限制，及ARCGIS不支持四参数转换方法，因此，我们采用FME管道技术进行坐标转换，通过反复计算及检核，精度如下: 最小较差为0.028m，最大较差为0.038m，中误差Ms为±0.044m,符合二调数据转换精度的要求。
（1）定义福州城市地方平面直角坐标系，使用FME坐标文件：

COORDINATE_SYSTEM_DEF 福州城市地方平面
直角坐标系\
DESC_NM “福州城市地方平面直角坐标系\
EL_NAME KRASOV \
PROJ GAUSSK \
UNIT METER \
PARM1 119. 3 \
ORG_LAT 0.0 \
MAP_SCL 1.0 \
SCL_RED 0.9996 \
X_OFF 430564.0000 \
Y_OFF 0.00

（2）坐标转换采用“旋转—缩放—平移—投影”的步骤，转换过程如下图（图3）所示：

图3 坐标转换
况。以往成果统计，需以GIS平台为基础，二次开发相应的工具，受源数据、表格样式等的限制，不便根据需求随时修改，如果利用FME的StatisticsCalculator等管道可快速并方便地实现各类成果的统计（表2）

3.5符号库制作
地图符号库是多种地图符号的集合，能对不同类型的地类符号、注记类型、色彩方案和坐标系统等进行统一管理。地图符号分为点状符号、线状符号和面状符号，点状符号库是指不依比例尺表示的小面积地物或点状地物的符号，图形比较固定，线状符号是指长度依比例尺表示而宽度不依比例尺表示的符号，面状符号是指在二维图上沿各方向都依比例尺表示的符号。《第二次全国土地调查技术规程》对城镇土地利用符号的分类、图式、图例、色标进行了详细的规定，共包括12个一级地类57个二级地类。本次福州市辖区城镇土地调查利用ArcGIS进行符号库制作，先用造字软件如(Font Creator 5.6)依照《第二次全国土地调查土地分类图式、图例、色标》规范设计一套土地利用分类符号体系，存储成一个字体文件（如landnew3.0.ttf）安装到工作计算机上，然后在ArcMap的符号设计系统Style Manager中按地类编码新建配置符号库(如UrbanLand)，并用地类名称备注说明。地图编制和输出时，可利用ArcMap的Match to symbols in a style进行符号自动匹配。

3.6成果图件编制
成果图件是调查信息最直观的反映，可汇总多种调查成果、空间信息，因ARCGIS具有其他软件无法比拟的地图配置和排版功能，色彩柔和丰富，输出美观，福州市辖区城镇土地调查采用ArcMap进行成果图件编制（图4）。

图4 福州城镇土地利用现状图

4结语
随着社会经济的迅速发展，空间数据的对人们的生活影响越来越大，灵活应用各种GIS软件，取长补短，成为数据处理技术必
不可少的一个重要手段。在福州市辖区城镇土地调查中，ARCGIS强大的地理数据库功能与FME丰富的管道功能，二者的结合使用，快速、方便地解决了建库过程中遇到的各种问题，节约了生产成本，提高了工作效率。

参考文献
[1] 党安荣，贾海峰等．ArcGIS８Desktop地理信息系统应用指南[M]．清华大学出版社，2005．
[2] TD/T 1014－2007．第二次全国土地调查技术规程．
[3] TD/T 1015－2007．城镇地籍数据库标准．
[4] GB/T 2260－2002．中华人民共和国行政区代码．
[5] 王厚之,肖剑平．基于FME建立GIS基本地形数据库建设方法研究[J]．城市勘测，2006（3）．
作者简介
白昕（1982.8-），女，汉族。籍贯：甘肃省白银市。学历：本科,2005年毕业于武汉大学测绘工程专业，现从事数据处理和转换研究，工程师。地址：福州市鼓楼区湖东路188号福州市勘测院（邮编：350003）。电话：0591-87807904，电子邮件：yeyuwutong@126.com。
                                           Research on the technology of Fuzhou urban land investigation
                                                         database construction based on FME and ArcGIS
                                                                                                 Bai Xin
                                                  (Fuzhou Investigation and Surveying Institute,Fuzhou 350003,Fujian)
Abstract：Today, GIS technology develops rapidly,but GIS software and developed tools are incompatible with skilled art and don’t neatly resolve problems which appear in actual work.ARCIS has convenient Geodatabase and data development technology ,FME has powerful pipeline technology.They are enjoyed by people who deals with geography data．If we use them combinablenably,the production cost is effectively economized and work efficiency is consumedly enhanced.
Key words：land use；the second land investigation of China；ARCGIS；FME；Geodatabase

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