二調(diào)地圖自動(dòng)縮編軟件技術(shù)說明

國土資源二次大調(diào)查國土資源二次大調(diào)查土地利用數(shù)據(jù)自動(dòng)縮編軟件介紹〔一〕設(shè)計(jì)目的：本軟件的設(shè)計(jì)宗旨是：讓程序盡可能完成最多的計(jì)算任務(wù)，迫不得已才實(shí)行人為干預(yù)操作。整個(gè)操作過程中，不直接供給工具操作圖形，而是以流程化批處理方式，后臺操縱數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的土地利用數(shù)據(jù)縮編業(yè)務(wù)中，一般以人工綜合為主，在協(xié)作使用適當(dāng)?shù)能浖ぞ邎?zhí)行一些針對性的算法，到達(dá)地圖綜合的目的。以生成1：50000縮編成果為例，據(jù)閱歷測算，平均一3-42-3周的工作量。特別狀況下，如將水網(wǎng)/路網(wǎng)密集地區(qū)(江蘇等省某些縣)的1：5000的數(shù)據(jù)縮編成1:10000或者1:50000的數(shù)據(jù)，則2個(gè)多月的時(shí)間。因此傳統(tǒng)的土地利用數(shù)據(jù)縮編任務(wù)，相當(dāng)耗時(shí)，且需要作業(yè)人員具備相當(dāng)?shù)膶I(yè)技能和責(zé)任心，否則成果品質(zhì)不穩(wěn)定〔因人而異，周期很長，代價(jià)不菲。本軟件是特地針對二調(diào)農(nóng)村地圖數(shù)據(jù)進(jìn)展自動(dòng)綜合〔縮編〕的程序，可以將數(shù)據(jù)從大比例尺〔1:5000/10000〕逐級縮編成更小比例尺〔1:5萬/10萬/25萬/50萬/100萬/400萬。在整個(gè)設(shè)計(jì)構(gòu)1/2~3/41/2~1/4。通過大量的實(shí)踐比照證明，使用本軟件手段參與縮編過程，可以提高2-3倍的人均作業(yè)效率。200911月至今，本軟件歷時(shí)一年半，歷經(jīng)重慶、武漢、北京、沈陽、南昌、成都、天〔草原、平原、裂開丘陵、山林區(qū)、路網(wǎng)水網(wǎng)密集區(qū)，同時(shí)也經(jīng)過了大數(shù)據(jù)量考驗(yàn)〔單個(gè)行政區(qū)點(diǎn)數(shù)多、整個(gè)測區(qū)數(shù)據(jù)容量大。〔二〕技術(shù)特點(diǎn)和處理流程：縮編軟件處理流派：假設(shè)依據(jù)軟件與操作人員的結(jié)合嚴(yán)密度區(qū)分，大致分三類。零散的程序集合，無集成操作界面這是以前最傳統(tǒng)的縮編軟件使用狀況，比方在ArcMap中調(diào)用AcrToolbox模塊；抑或在特定的專業(yè)GIS軟件中，掛載少量縮編例程。這種做法連續(xù)了很多年，處理過程極為瑣碎、零散，效率差，還需要學(xué)習(xí)比較專業(yè)的縮編規(guī)章。整個(gè)工期很長，4有專一圖形界面，集成很多定制工具，可執(zhí)行肯定的批處理功能2010年，由國內(nèi)知名大學(xué)和國土軟件公司研發(fā)成型的交互式圖形界面縮編工具。特點(diǎn)是在專業(yè)的圖形界面下，供給比較全面的縮編工具，供操作人員局部操使用一次操作，必需等候直到上次操作完成才能進(jìn)展下一步，即人被機(jī)器綁定。該操作模式的好處是效果干凈利索，立竿見影，能夠有效的掌握質(zhì)量。已經(jīng)在例程中集中一些縮編制圖規(guī)章，但隨便性任然較大。整個(gè)工期較長。一個(gè)測3高度自動(dòng)化的批處理為主，輔以肯定的圖形編輯界面本軟件的作業(yè)方式：程序以流程化的數(shù)據(jù)處理為主，盡量不實(shí)行人工干預(yù)的方式，除非必要〔如中軸化選取、拓?fù)錂z查、線狀地物取舍〕才轉(zhuǎn)為人工操作。目前在面狀圖斑的自動(dòng)化處理效果上已經(jīng)較為抱負(fù)，但在線狀地物的選取方面仍舊顯得缺乏。自動(dòng)化流程處理的好處是實(shí)現(xiàn)了人機(jī)分別，處理時(shí)間不受上下班時(shí)間的影響。可實(shí)現(xiàn)后臺處理，使得人工操作更集中到程序無法實(shí)現(xiàn)的事務(wù)上來。該模式內(nèi)部大規(guī)模的使用參數(shù)化、流程化的規(guī)章掌握，有效的約束成果的全都性，削減了人為縮編的隨便性。4周左右，可以縮短到5~10天2~3倍效率〔線狀地物的取舍，程序目前無法處理。本處理程序?qū)崿F(xiàn)了縮編過程中多個(gè)最重要步驟的自動(dòng)操作。流程化：數(shù)據(jù)處理過程分步執(zhí)行，一次到達(dá)一個(gè)設(shè)計(jì)目的，保證每個(gè)步驟的正確性；同時(shí)，本軟件一般將每個(gè)流程設(shè)計(jì)為獨(dú)立的工作流程，為到達(dá)某些特定的效果，分步執(zhí)行流程可建立多個(gè)特效版本。多尺度參數(shù)化：多比例尺縮編過程一級壓一級執(zhí)行，不行跳級執(zhí)行。本軟件為每一級縮編處理制定不一樣的參數(shù)文件。通過簡潔的轉(zhuǎn)變參數(shù)數(shù)值，掌握縮編效果。參數(shù)種類和數(shù)值依據(jù)《其次次全國土地調(diào)查核成果數(shù)據(jù)縮編工程技術(shù)方案》制定，并可依據(jù)地區(qū)特點(diǎn)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。適當(dāng)?shù)娜藱C(jī)交互：在縮編數(shù)據(jù)處理過程中，涉及到路網(wǎng)、水網(wǎng)的取舍問題，程序只能做寬度判定和分割、聚攏等有限的工作，對網(wǎng)絡(luò)連通性、整體和諧性、局部密度掌握則相當(dāng)乏力。因此留給程序做批量處理〔抽中心線、粉碎、吞并。另外在傳統(tǒng)的縮編業(yè)務(wù)中，一般先完成面狀圖斑的縮編，最終才是線狀地物的選取。因此人工處理也必需在圖斑的自動(dòng)縮編后跟上。自動(dòng)縮編過程中，由于圖斑邊界已經(jīng)發(fā)生變化，所以程序會對線狀地物〔生成的中軸線化地物+原有線狀地物〕做適當(dāng)?shù)念A(yù)處理〔切斷、貼合、連接、面積分?jǐn)偂傩再x值地物取舍操作〔切割、連接、密度掌握性刪除?！踩耻浖缑婧筒僮骱喗椋簩?shí)際使用軟件時(shí)，用戶要做的過程有：1：將二調(diào)成果數(shù)據(jù)以ESRIShapeFile、FileGeodatase或者Access文件放到指定名目；2：以省級下發(fā)行政區(qū)范圍文件XZQ.shp+6位區(qū)縣代碼獵取軟件授權(quán)，放到程序名目；3：運(yùn)行縮編程序，執(zhí)行數(shù)據(jù)復(fù)制、幾何錯(cuò)誤訂正、保護(hù)性標(biāo)志設(shè)定、同地類相鄰合并。4：狹長地物中軸線化的人工干預(yù)處理〔選取、切割、屬性設(shè)定。此步為人工選擇。5：軟件自動(dòng)縮編主要過程：行政區(qū)合并、化簡，保證約束范圍的外形正確性、面積掌握的準(zhǔn)確性。狹長圖斑的中軸線化(狹長地物合并、抽中心線、粉碎、被相鄰地物吞并)。圖斑縮編(小圖斑吞并、非接近合并、夸大、轉(zhuǎn)點(diǎn))。圖斑邊界化簡〔圖斑邊界限抽稀取直、狹長溝谷拉平、微小曲折取直、人工建筑居民地直角保護(hù)。圖斑優(yōu)化(圖斑及行政區(qū)界限之間的縫隙、重疊消退、尖角消退)?？稍诖瞬胶髸和＃斯は送?fù)溴e(cuò)誤。由于此步以后為成果輸出階段，因此在這里提高圖斑拓?fù)滟|(zhì)量很有必要。圖斑成果輸出〔根本農(nóng)田提取、地類界限、地類符號〕線狀地物處理〔粉碎、貼合、連接、面積分?jǐn)?。成果打包〔符合國土資源部縮編標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格式，或者輸出其他軟件承受的格式〕6：人工后處理〔線狀地物/注記選取、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖件生成、格式轉(zhuǎn)換、完善成果文檔。〔四〕縮編過程技術(shù)特性點(diǎn)描述：1：全部縮編過程參數(shù)化：用戶可以預(yù)先修改Access數(shù)據(jù)庫配置文件，指定縮編效果。通過以二級地類數(shù)值為關(guān)鍵字，設(shè)定多個(gè)掌握數(shù)值供縮編過程使用，到達(dá)完全參數(shù)化掌握的效果。21:1萬1:400萬。3：整個(gè)測區(qū)的范圍和面積受省級下發(fā)XZQ.shp的約束?？梢员ＷC本村內(nèi)面積不變、本鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)面積不變、縣界內(nèi)面積不變。做到了縮編前后面積全都、邊界吻合無縫隙。4：各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)/村的面積保持不變。圖斑以鄉(xiāng)鎮(zhèn)/村范圍為片區(qū)產(chǎn)生縮編。但在假設(shè)是保證本鄉(xiāng)面積的縮編，本鄉(xiāng)鎮(zhèn)之內(nèi)的村之間，地類面積有交換。5：狹長地類被轉(zhuǎn)化成線狀地物?？梢?guī)定哪些地類能轉(zhuǎn)為線狀地物。預(yù)判轉(zhuǎn)化后的線寬〔但不是全部狹長面都會變線：受保護(hù)的水網(wǎng)路網(wǎng)，可以連續(xù)保持面狀特征〕6：相鄰融合：以二級地類、一級地類、最小上圖面積等參數(shù)打算綜合次序。相鄰融合中，某些被吞并的小圖斑依照規(guī)章轉(zhuǎn)化成零星地物，參與后續(xù)的面積扣除計(jì)算，使得二級地類統(tǒng)計(jì)更加平衡。7重”次序，保證壓蓋關(guān)系符合情理。8：地物夸大：工礦、居民地等重要地類的最小上圖面積單獨(dú)設(shè)置?？稍O(shè)置夸大處理保存重要地物。9：水網(wǎng)、路網(wǎng)保護(hù)+狹長面拓寬處理、防止重要面狀地物轉(zhuǎn)化為線狀。這在重要的大路、河流的保存上格外有用。10不化簡、保質(zhì)縮編、智能化簡、掛圖縮編四種邊界化簡效果。無論進(jìn)展何種縮編，最外圍的地類界限和行政區(qū)范圍保持吻合，不超界，不露白。11：線狀地物以等級、寬度、長度為依據(jù)做取舍。在圖斑邊界發(fā)生變化后，原先延著圖斑邊界穿插的線狀地物通過“貼合”算法仍舊保持拓?fù)潢P(guān)系的正確性。12：可以和ArcSDE+Oracle協(xié)作，輸出縮編前后的面積統(tǒng)計(jì)報(bào)表，以比照分析縮編的正確性。13：單個(gè)測區(qū)縮編過程的全自動(dòng)無人值守。一臺機(jī)器可以同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)測區(qū)的縮編處理。14：供給現(xiàn)成的ArcGIS符號庫，以觀看整個(gè)測區(qū)縮編前后渲染花紋的相像性，直觀檢查縮編正確性?！参濉晨s編流程概述：1：自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)處理:聚合鄉(xiāng)鎮(zhèn)//路網(wǎng)保護(hù)預(yù)處理(設(shè)置：DLTB.TBYBH=1…)。2：自動(dòng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)捕獲操作〔圖斑、線狀地物的節(jié)點(diǎn)往地類界限靠齊，消退節(jié)點(diǎn)漂移。3：自動(dòng)執(zhí)行依據(jù)縮編信息表中設(shè)定的寬度上下限，程序自動(dòng)將水網(wǎng)、路網(wǎng)分為三個(gè)等級。4：人工選擇依據(jù)程序給出的臨時(shí)成果，將水網(wǎng)、路網(wǎng)的某個(gè)屬性值設(shè)為0，1，2。0=將來被融合掉，不抽中心線；1=抽中心線，并被融合；2=保持面狀5：自動(dòng)執(zhí)行狹長地物轉(zhuǎn)線狀地物〔裂開地物合并、抽中心線、粉碎、相鄰?fù)滩ⅰ?：自動(dòng)執(zhí)行散列面的融合操作〔如居民地等地物，發(fā)生相近融合，消退狹長溝谷。7：自動(dòng)執(zhí)行圖斑分區(qū)縮編。碎小圖斑進(jìn)展相鄰融合處理。產(chǎn)生零星地物。8圖斑邊界化簡、地物夸大處理〔居民點(diǎn)、坑塘、礦產(chǎn)、景點(diǎn)等圖。消退狹長溝谷以到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小圖斑間距、保護(hù)居民地直角邊不要被化簡成圓角。9：自動(dòng)執(zhí)行圖斑優(yōu)化。以行政區(qū)范圍約束整個(gè)測區(qū)、消退碎小縫隙、消退尖角。特別是尖角，假設(shè)不自動(dòng)處理掉，后期人工處理量比較大。10：人工查看成果正確性、合理性，參數(shù)調(diào)整后的回歸處理〔再嘗試。假設(shè)某些村、鄉(xiāng)的數(shù)據(jù)處理過程消滅錯(cuò)誤，則可單獨(dú)返工消滅錯(cuò)誤的行政區(qū)單元。11：人工消退拓?fù)溴e(cuò)誤成果的人工凈化處理，滿足質(zhì)檢要求的重要步驟。12：自動(dòng)執(zhí)行地類符號點(diǎn)產(chǎn)生、地類界限的產(chǎn)生。13：自動(dòng)執(zhí)行線狀地物的選取、碎線連接；與地類圖斑相鄰關(guān)系處理；編號處理。14：人工處理水網(wǎng)、路網(wǎng)等構(gòu)網(wǎng)需求在后期人工補(bǔ)齊、訂正。15：人工處理文字的選取、注記標(biāo)簽的產(chǎn)生16：成果治理利用治理軟件進(jìn)展：面積量算、報(bào)表、圖件〔配圖。17：數(shù)據(jù)歸檔操作、轉(zhuǎn)換為其他目標(biāo)電子數(shù)據(jù)格式。〔六〕軟件自動(dòng)縮編效果例如1：路網(wǎng)/水網(wǎng)/建設(shè)用地外形保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)：本軟件能夠通過屬性數(shù)值設(shè)定，掌握網(wǎng)絡(luò)和建設(shè)用地的外形不被篡改。2：狹長地物寬度自動(dòng)分三級關(guān)鍵技術(shù)：本軟件能夠分析地物的細(xì)部特征，并快速測算寬度。并依據(jù)測算的寬度分解簡單地物到肯定的聚攏程度。自動(dòng)分解過程降低了狹長地物的人為切割工作量，為自動(dòng)識別地物類別、自動(dòng)分級供給了特征屬性數(shù)據(jù)?；诳s編信息表設(shè)定的寬度上下限參數(shù)，程序自動(dòng)將路網(wǎng)、水網(wǎng)分解為三種寬度狀態(tài)以便人工干預(yù)網(wǎng)絡(luò)的和諧性與通達(dá)性〔通過適當(dāng)切割地物、修改屬性〕3：狹長地物中軸線化關(guān)鍵技術(shù)：大數(shù)據(jù)量碎片的快速吞并。據(jù)測算，一個(gè)3~10萬根狹長地物需要中軸化的測區(qū)，其產(chǎn)生的碎片多大1000~5000萬，每個(gè)碎片都要做空間搜尋和相鄰合并，空間搜尋和合并的效率成為大數(shù)據(jù)量中軸化測區(qū)的瓶頸。本軟件能夠以一般算法25倍的速度完成碎片吞并。狹長圖斑被抽中心線、粉碎、相鄰?fù)滩?：圖斑散列/非接近合并關(guān)鍵技術(shù)：本軟件能夠設(shè)定地類重要性次序、聚攏先后挨次，保證散列融合的合理性。5：面夸大

散列居民地的聚攏盡量在夸大的同時(shí)，保持地物的“風(fēng)貌夸大方法有向外均勻緩沖，和不均勻擴(kuò)大方法。本圖為不均勻擴(kuò)大，但方角外形保持得比緩沖方法好的多6：去除狹長溝谷和尖角關(guān)鍵技術(shù)：本軟件自動(dòng)去除狹長溝谷和尖角的算法，極大的削減人工操作。這兩類外形都會引發(fā)質(zhì)檢過程的“最小圖斑間距過小”錯(cuò)誤，傳統(tǒng)上都是人工切割法消退。狹長溝谷和尖角是最小圖斑間距指標(biāo)的大敵，人工去除的工作量巨大(每測區(qū)可達(dá)上萬)7：保護(hù)直角關(guān)鍵技術(shù)：本軟件能夠保護(hù)居民地方角。像居民地這類〔人工〕地物有明顯的直角長邊，不應(yīng)當(dāng)化簡光滑。這在做人工化簡時(shí)很簡潔放過這些直角不化簡，一般的軟件算法往往錯(cuò)誤的化簡方角。設(shè)定直角鎖定點(diǎn)，防止直角邊被光滑處理。模擬了人工化簡的精妙之處。8：線貼面——訂正化簡后的圖斑邊界和線狀地物的拓?fù)潢P(guān)系關(guān)鍵技術(shù)：由于圖斑的縮編和化簡，導(dǎo)致邊界變形，因此，線和面的拓?fù)潢P(guān)系，是一個(gè)需要人工訂正的巨大工作量問題。本軟件實(shí)行較為快速的算法，根本解決了線貼面的問題。藍(lán)色線條=原線狀地物；紅色線條=貼合后的線狀地物藍(lán)色