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1、国土资源二次大调查土地利用数据自动缩编软件介绍瞿永志 QQ：351607900 Tel：13730630599 022-26032199（一）设计目的：本软件的设计宗旨是：让程序尽可能完成最多的计算任务，制图员只做少量的人工控制步骤。整个操作过程中，不直接提供工具操作图形，而是以流程化批处理方式，后台操纵数据。传统的土地利用数据缩编业务中，一般以人工综合为主，在配合使用适当的软件工具执行一些针对性的算法，达到地图综合的目的。以生成1：50000缩编成果为例，据经验测算，平均一个西部丘陵地区的县，需要3-4周的工作量；平原地区需要2-3周的工作量。特殊情况下，如将水网/路网密集地区(江苏等省某些
2、县)的1：5000的数据缩编成1:10000或者1:50000的数据，则需要2个多月的时间。因此传统的土地利用数据缩编任务，相当耗时，且需要作业人员具备相当的专业技能和责任心，否则成果品质不稳定（因人而异），周期很长，代价不菲。本软件是专门针对二调农村地图数据进行自动综合（缩编）的程序，可以将数据从大比例尺（1:5000/10000）逐级缩编成更小比例尺（1:5万/10万/25万/50万/100万/400万）。在整个设计构架中，软件程序所承担的工作量，是整个作业任务的1/2 3/4；人工所占的工作量降低到1/2 1/4。通过大量的实践对比证明，使用本软件手段参与缩编过程，可以提高2-3倍的人均
3、作业效率。从2009年11月至今，本软件历时一年半，历经重庆、武汉、北京、沈阳、南昌、成都、天津等地测绘和国土软件公司的大力协助才得以完成。测试了各种有特点的地区（高原藏区、海岛、草原、平原、破碎丘陵、山林区、路网水网密集区），同时也经过了大数据量考验（图斑数量大、单个行政区点数多、整个测区数据容量大）。（二）技术特点和处理流程：缩编软件处理流派：如果根据软件与操作人员的结合紧密度区分，大致分三类。（1） 零散的程序集合，无集成操作界面这是以前最传统的缩编软件使用状况，比如在ArcMap中调用AcrToolbox处理模块；抑或在特定的专业GIS软件中，挂载少量缩编例程。这种做法延续了很多年，处
4、理过程极为琐碎、零散，效率差，还需要学习比较专业的缩编规则。整个工期很长，4周左右的时间完成一个测区。（2） 有专一图形界面，集成很多定制工具，可执行一定的批处理功能2010年，由国内知名大学和国土软件公司研发成型的交互式图形界面缩编工具。特点是在专业的图形界面下，提供比较全面的缩编工具，供操作人员局部操纵图形要素。流程由操作人员控制，数据变化的先后顺序完全依赖人工习惯。每使用一次操作，必须等候直到上次操作完成才能进行下一步，即人被机器绑定。该操作模式的好处是效果干净利索，立竿见影，能够有效的控制质量。已经在例程中集中一些缩编制图规则，但随意性任然较大。整个工期较长。一个测区需要3周左右时间完
5、成。（3） 高度自动化的批处理为主，辅以一定的图形编辑界面本软件的作业方式：程序以流程化的数据处理为主，尽量不采取人工干预的方式，除非必要（如中轴化选取、拓扑检查、线状地物取舍）才转为人工操作。目前在面状图斑的自动化处理效果上已经较为理想，但在线状地物的选取方面仍然显得不足。自动化流程处理的好处是实现了人机分离，处理时间不受上下班时间的影响。可实现后台处理，使得人工操作更集中到程序无法实现的事务上来。该模式内部大规模的使用参数化、流程化的规则控制，有效的约束成果的一致性，减少了人为缩编的随意性。整个工期由原来的4周左右，可以缩短到510天，一般可认为提高23倍效率（线状地物的取舍，程序目前无法
6、处理）。本处理程序实现了缩编过程中多个最重要步骤的自动操作。流程化：数据处理过程分步执行，一次达到一个设计目的，保证每个步骤的正确性；同时，分步执行有利于分析故障原因、有利于对因事故中断的流程恢复处理。采取流程化的设计思想后，可以对每个流程优化和强化，达到不同目的的数据成果。本软件一般将每个流程设计为独立的工作流程，为达到某些特定的效果，分步执行流程可建立多个特效版本。多尺度参数化：多比例尺缩编过程一级压一级执行，不可跳级执行。本软件为每一级缩编处理制定不一样的参数文件。通过简单的改变参数数值，控制缩编效果。参数种类和数值依据第二次全国土地调查核成果数据缩编项目技术方案制定，并可根据地区特点做
7、适当的调整。适当的人机交互：在缩编数据处理过程中，涉及到路网、水网的取舍问题，程序只能做宽度判定和分割、聚集等有限的工作，对网络连通性、整体和谐性、局部密度控制则相当乏力。因此在狭长地物中轴化之前，人工选取和指定狭长地物是充分必要的。完成狭长地物的选取的指定后，留给程序做批量处理（抽中心线、粉碎、吞并）。另外在传统的缩编业务中，一般先完成面状图斑的缩编，最后才是线状地物的选取。因此人工处理也必须在图斑的自动缩编后跟上。自动缩编过程中，因为图斑边界已经发生变化，所以程序会对线状地物（新生成的中轴线化地物+原有线状地物）做适当的预处理（切断、贴合、连接、面积分摊、属性赋值），然后才交给人工做线状地
8、物取舍操作（切割、连接、密度控制性删除）。（三）软件界面和操作简介：程序内部按照事先配置的“缩编规则”做流程化、参数化处理。缩编、后处理计算连续完成。实际使用软件时，用户要做的过程有：1：将二调成果数据以ESRI的Shape File、 File Geodatase或者Access文件放到指定目录；2：以省级下发行政区范围文件XZQ.shp + 6位区县代码获取软件授权，放到程序目录；3：运行缩编程序，执行数据复制、几何错误纠正、保护性标志设定、同地类相邻合并。4：狭长地物中轴线化的人工干预处理（选取、切割、属性设定）。此步为人工挑选。5：软件自动缩编主要过程：行政区合并、化简，保证约束范围的
9、形状正确性、面积控制的精确性。狭长图斑的中轴线化(狭长地物合并、抽中心线、粉碎、被相邻地物吞并)。图斑缩编(小图斑吞并、非临近合并、夸大、转点)。图斑边界化简（图斑边界线抽稀取直、狭长沟谷拉平、微小波折取直、人工建筑居民地直角保护）。图斑优化(图斑及行政区界线之间的缝隙、重叠消除、尖角消除)。可在此步后暂停，人工消除拓扑错误。因为此步以后为成果输出阶段，因此在这里提高图斑拓扑质量很有必要。图斑成果输出（基本农田提取、地类界线、地类符号）线状地物处理（粉碎、贴合、连接、面积分摊）。成果打包（符合国土资源部缩编标准规定的格式，或者输出其他软件接受的格式）6：人工后处理（线状地物/注记选取、统计报表
10、、图件生成、格式转换、完善成果文档）。（四）缩编过程技术特性点描述：1：所有缩编过程参数化：用户可以预先修改Access数据库配置文件，指定缩编效果。通过以二级地类数值为关键字，设定多个控制数值供缩编过程使用，达到完全参数化控制的效果。2：缩编比例：从1:1万 1:400万。3：整个测区的范围和面积受省级下发XZQ.shp的约束。可以保证本村内面积不变、本乡镇内面积不变、县界内面积不变。做到了缩编前后面积一致、边界吻合无缝隙。4：各个乡镇/村的面积保持不变。图斑以乡镇/村范围为片区产生缩编。但在如果是保证本乡面积的缩编，本乡镇之内的村之间，地类面积有交换。5：狭长地类被转化成线状地物。可规定哪
11、些地类能转为线状地物。预判转化后的线宽。（但不是所有狭长面都会变线：受保护的水网路网，可以继续保持面状特征。）6：相邻融合：以二级地类、一级地类、最小上图面积等参数决定综合次序。相邻融合中，某些被吞并的小图斑依照规则转化成零星地物，参与后续的面积扣除计算，使得二级地类统计更加平衡。7：散列融合：居民地、水塘等地类如果距离太近可发生融合。程序内置多种地类发生散列融合的“权重”次序，保证压盖关系合乎情理。8：地物夸大：工矿、居民地等重要地类的最小上图面积单独设置。可设置夸大处理保留重要地物。9：水网、路网保护 + 狭长面拓宽处理、防止重要面状地物转化为线状。这在重要的公路、河流的保留上非常有用。1
12、0：地类图斑的边界按照规定进行曲线抽稀取直处理。依面边界的化简方式不同可导致：不化简、保质缩编、智能化简、挂图缩编四种边界化简效果。无论进行何种缩编，最外围的地类界线和行政区范围保持吻合，不超界，不露白。11：线状地物以等级、宽度、长度为依据做取舍。在图斑边界发生变化后，原先延着图斑边界穿插的线状地物通过“贴合”算法仍然保持拓扑关系的正确性。12：可以和ArcSDE+Oracle配合，输出缩编前后的面积统计报表，以对比分析缩编的正确性。13：单个测区缩编过程的全自动无人值守。一台机器可以同时执行两个测区的缩编处理。14：提供现成的ArcGIS符号库，以观察整个测区缩编前后渲染花纹的相似性，直观
13、检查缩编正确性。（五）缩编流程概述：1：自动执行数据预处理:聚合乡镇/村范围，为后续处理决定处理范围和单位列表。进行水网/路网保护预处理(设置：DLTB.TBYBH=1)。2：自动执行节点捕捉操作（图斑、线状地物的节点往地类界线靠齐，消除节点漂移）。3：自动执行根据缩编信息表中设定的宽度上下限，程序自动将水网、路网分为三个等级。4：人工挑选根据程序给出的临时成果，将水网、路网的某个属性值设为0，1，2。0=将来被融合掉，不抽中心线；1=抽中心线，并被融合；2=保持面状5：自动执行狭长地物转线状地物（破碎地物合并、抽中心线、粉碎、相邻吞并）。6：自动执行散列面的融合操作（如居民地等地物，发生相近
14、融合，消除狭长沟谷）。7：自动执行图斑分区缩编。碎小图斑进行相邻融合处理。产生零星地物。8：自动执行图斑边界化简、地物夸大处理（居民点、坑塘、矿产、景点等），保护重要地物能够上图。消除狭长沟谷以达到标准规定的最小图斑间距、保护居民地直角边不要被化简成圆角。9：自动执行图斑优化。以行政区范围约束整个测区、消除碎小缝隙、消除尖角。特别是尖角，如果不自动处理掉，后期人工处理量比较大。10：人工查看成果正确性、合理性，参数调节后的回归处理（再尝试）。如果某些村、乡的数据处理过程出现错误，则可单独返工出现错误的行政区单元。11：人工消除拓扑错误成果的人工净化处理，满足质检要求的重要步骤。12：自动执行地
15、类符号点产生、地类界线的产生。13：自动执行线状地物的选取、碎线连接；与地类图斑相邻关系处理；编号处理。14：人工处理水网、路网等构网需求在后期人工补齐、纠正。15：人工处理文字的选取、注记标签的产生16：成果管理利用管理软件进行：面积量算、报表、图件（配图）。17：数据归档操作、转换为其他目标电子数据格式。（六）软件自动缩编效果示例1：路网/水网/建设用地形状保护关键技术：本软件能够通过属性数值设定，控制网络和建设用地的形状不被篡改。 2：狭长地物宽度自动分三级关键技术：本软件能够分析地物的细部特征，并快速测算宽度。并根据测算的宽度分解复杂地物到一定的聚集程度。自动分解过程降低了狭长地物的人为切割工作量，为自动识别地物类别、自动分级提供了特征属性数据。基于缩编信息表设定的宽度上下限参数，程序自动将路网、水网分解为三种宽度状态以便人工干预网络的和谐性与通达性（通过适当切割地物、修改属性）3：狭长地物中轴线化关键技术：大数据量碎片的快速吞并。据测算，一个310万根狭长地物需要中轴化的测区，其产生的碎片多大10005000万，每个碎片都要做空间搜索和相邻合并，空间搜索和合并的效率成为大数据量中轴化测区的瓶颈。本软件能够以普通算法25倍的速度完成碎片吞并。 狭长图斑被抽中心线、粉碎、相邻吞并4：图斑散列/非临近合并关键技术：本软件能够设定地类重要
