多源GIS数据集成方法研究——以南京市民用建筑能耗统计为例

黄志洲，戴相喜

(1.武汉大学测绘学院，湖北武汉 430079； 2.南京市测绘勘察研究院有限公司，江苏南京 210005)

多源GIS数据集成方法研究
——以南京市民用建筑能耗统计为例

黄志洲1，2∗，戴相喜2

(1.武汉大学测绘学院，湖北武汉 430079； 2.南京市测绘勘察研究院有限公司，江苏南京 210005)

分析了南京市民用建筑能耗统计所需要的GIS数据来源，根据多源GIS数据特点和项目实际需求，制定数据集成方法和路线，最后完成多源GIS数据集成目标，结果表明该方法所集成的GIS数据满足民用建筑能耗统计需求。

多源GIS数据；数据集成；建筑能耗统计

1 引 言

随着社会经济发展和人民生活水平提高，建筑能耗水平越来越高，成为制约社会经济发展的一大因素。为了全面掌握我国建筑能耗的实际状况，加强能源领域的宏观管理和科学决策，促进建筑节能的发展，建设部组织制定了《民用建筑能耗统计报表制度》(试行) (以下简称《报表制度》)，建设部决定首先在全国挑选23个城市作为试点，进行民用建筑能耗统计实验，成功后将经验推向其他城市。南京市是23个试点城市之一，需要进行能耗统计，并自2007年下半年开始每半年上报一次建筑能耗数据。在综合考虑传统能耗统计方法优缺点的基础上，南京市提出了基于GIS的民用建筑能耗统计方法，传统能耗统计流程如图1所示，基于GIS的能耗统计流程如图2所示。

图1 传统能耗统计流程

图2 基于GIS的能耗统计流程

通过图1和图2对比可以看出，使用基于GIS的能耗统计方法可以减少作业人员在建筑基本信息搜集、能耗数据统计、能耗数据录入等阶段的工作量，大大提高工作效率，降低人力成本，是一种新型的能耗统计方法。本文重点研究了基于GIS的能耗统计流程中建筑基本信息采集过程中，使用多源GIS数据集成获取建筑基本信息的方法，使用该方法替代传统能耗统计流程中的全外业现场采集建筑信息方法，提高了工作效率。

2 数据现状及解决思路

《报表制度》要求南京市的建筑基本信息有:建筑详细名称、建筑详细地址、竣工时间、建筑类型、建筑功能、建筑层数、建筑面积等，房产GIS数据能提供的信息有:建筑名称、建筑详细地址、竣工时间、建筑功能、建筑类型、房产建筑面积，规划GIS能提供的信息有:建筑名称、建筑详细地址、建筑功能、建筑层数、规划建筑面积，由此可见建筑基本信息可以从规划和房产GIS数据的并集中获取:

(1)首先这两类GIS数据具有能耗统计中建筑信息所需要的所有属性，有些属性两GIS数据都有，如建筑地址，单位名称等，有些属性只在一方GIS数据中存在，如规划GIS数据中有建筑层数，而房产GIS数据中不存在；房产GIS数据中有建筑面积、建筑年代等而规划GIS数据中不存在。

(2)规划GIS数据对建筑的外形、结构的表达比较详细，而房产GIS数据对房产权属、面积方面信息比较详细。

由上述可见，能耗统计对这两种GIS数据都有需求，因此需要将这两种数据进行集成。在规划GIS数据和房产GIS数据集成过程中存在以下问题:

①坐标系统不一致

由于规划和房产部门从各自生产和数据保密角度考虑，采用了不同的独立坐标系统，这就造成同时加载两部门GIS数据的时候无法重合问题，给数据集成造成不便。

②建筑表达原则不一致

由于规划GIS数据和房产GIS数据是按照不同数据标准生产出来的，其对建筑测量和绘制的要求也不一致。如一栋高层建筑如果存在分层面，那么在规划GIS数据中，这栋建筑会用两个图形来表示，而房产部门对分层面并不关心，只关心该建筑整体图形和权属等信息。由于划分原则不同，给数据整合也造成不便，如图3和图4所示。

图3 规划GIS表达

图4 房产GIS表达

3 规划房产GIS数据集成方案研究

空间数据集成包括图形数据集成和属性数据集成两部分。图形数据集成是由于规划和房产GIS数据图形表达不一致，为了属性信息集成的方便，需要将二者进行统一，属性数据集成目标是使得到的GIS数据属性信息满足《报表制度》要求。

3.1 图形数据集成

(1)统一坐标系统

由于房产和规划GIS数据采用不同的坐标系统，所以数据集成的第一步就是要将二者坐标系统进行统一。考虑到规划GIS坐标系统采用92南京地方坐标系，使用范围较广，并且规划GIS数据现势性较强，对地物描述较详细，故选用规划GIS数据作为标准，将房产GIS数据的坐标系统统一到规划GIS坐标系统中。

统一坐标系统过程中，我们采用在图上选取特征控制点的方式进行坐标转换，这种方式在精度上虽然不够严密，但是仍然能满足我们能耗统计中数据集成的要求，原因有两点:一是由于考虑到两坐标系统没有严密的换算关系可以利用，而求取两坐标系统的严密转换参数工作量比较大；二是由于即使两种数据没有进行严密的坐标转换，以规划GIS数据为准，将房产GIS数据进行大致的配准后，能方便地将房产GIS数据的属性通过人工干预的方式集成到规划GIS数据中，也同样能达到数据集成的目的，图5为配准后结果。

图5 规划GIS和房产GIS配准效果

(2)统一图形对应关系

由于规划和房产GIS数据对建筑表达原则不同，导致规划GIS数据和房产GIS数据对应关系复杂，具体可以归纳为以下几类对应关系:

①一个房产GIS图形对应一个规划GIS图形；

②一个房产GIS图形对应多个规划GIS图形；

③多个房产GIS图形对应一个规划GIS图形；

④多个房产GIS图形对应多个规划GIS图形；

⑤房产GIS中有而规划GIS中没有；

⑥房产GIS中没有而规划GIS中有。

空间数据集成的过程应该是先整合图形数据，也就是统一图形对应关系，将规划和房产GIS数据图形对应关系统一为1∶1以后，再进行下一步的属性数据集成。在整合图形数据的时候，根据规划和房产GIS数据自身特点和我们对它们的需求，结合它们对应关系，制定了数据集成的步骤，图形和属性集成密不可分，在下一节中一并讲述。

3.2 属性数据集成

属性数据集成是将建立好对应关系的房产和规划GIS数据的属性整合在一起。此处根据规划与房产GIS数据的对应关系，分类别制定了规划和房产GIS集成的步骤。

(1)规划原始数据与房产原始数据属性匹配

适用情况:规划GIS原始数据和房产GIS原始数据中的图形形状相近或形状不相近但对应唯一，如图6、图7所示。

这类对应关系的数据，已经满足规划和房产GIS数据中图形的一一对应原则，可以直接将规划和房产GIS数据属性集成，图形使用规划GIS数据，集成后的数据放入gfpp1图层。

图6 形状相近的图形

图7 形状不相近但唯一对应

(2)规划原始GIS图形外包

适用情况:一栋建筑在房产GIS数据中是一个整体，而在规划GIS数据中被分为多个部分，如图8所示，根据其属性(建筑名称、建筑地址、权属)判断其是一个整体，则依据房产GIS数据，将规划GIS数据中对应图形合并生成一个整体，即“外包”，并存放到ghwb2图层中，如图9所示。合并后的数据，其要素属性的处理方法是按照规划数据合并的诸图形中面积最大的为准，合并后的建筑面积为各分图形的规划建筑面积之和。

图8 规划GIS中图形被分为多块

图9 规划GIS数据合并结果

(3)规划原始GIS外包数据与房产GIS数据属性匹配

通过上一步骤，规划原始GIS图形外包后的数据与房产GIS数据的对应关系便是1∶1的，可以将规划外包和房产GIS数据属性进行集成，并将集成后的数据放入gfpp3图层中。

(4)房产原始GIS数据外包

适用情况:如果建筑在规划数据中是一个整体建筑，而在房产数据中被分割成多个，如图10所示，依据属性(建筑名称、建筑地址、权属)判断其应是一个整体，则首先将房产GIS图形进行外包，如图11所示，其属性的处理方法是按照房产数据合并图形中面积最大的为准，合并后的房产建筑面积为各分图形的房产建筑面积之和，外包后的数据放入fcwb4图层中。

图10 房产GIS数据中建筑被分成多块

图11 房产GIS数据外包结果

(5)规划原始GIS数据与房产外包GIS数据属性匹配

经过房产GIS数据外包处理后，fcwb4图层中的GIS数据与规划GIS数据的对应关系已经是1∶1的了，将fcwb4图层中的数据与规划原始GIS数据进行属性匹配，将匹配的结果放入gfpp5中。

(6)规划原始GIS数据外包与房产原始GIS数据外包

适用情况:如果建筑在房产GIS数据和规划GIS数据中划分都不同，而依据属性可以判断其为一个整体，则规划GIS数据和房产GIS数据都进行外包，合并过程中属性数据处理方法与上同，规划GIS数据外包结果放入ghwb2图层中，房产GIS数据外包结果放入fcwb4图层中，如图12、图13所示。

图12 规划和房产GIS图形都被分成多块

图13 合并后结果

(7)规划外包数据与房产外包数据匹配

上一步规划和房产原始GIS数据外包结束后，也建立了1∶1的对应关系，接下来将上一步处理的结果数据进行属性匹配，将匹配后的结果放入gfpp6图层中。

(8)剩余的数据单独生成一个层

对于不满足以上条件的规划和房产GIS数据中的建筑，单独放入gh7图层中。

(9)生成最终成果

将1、3、5、7、8步骤的成果数据都合并入 end图层，就得到了规划和房产GIS数据集成成果。

由于数据质量的关系，集成后的GIS数据不是所有的属性都是完整的。前面提到部分属性信息在规划和房产GIS数据中都有，我们都做了保留，这样可以最大可能地提取规划和房产GIS数据中的信息，对于仍然没有属性信息的GIS数据，只能通过外业实地调查，这部分工作相对于全部通过实地调查已经小多了。

4 结 语

本文以南京市民用建筑能耗统计项目需求为出发点，在分析能耗统计所需要的建筑基本属性的基础上，发现可通过规划和房产GIS数据集成获取，然后重点研究了规划和房产GIS数据集成方案，制定了一整套数据集成流程，完成了规划和房产GIS数据集成，最后部分信息不完整的数据再通过外业调查获取，完成了建筑能耗统计所需的建筑基本信息获取工作，与传统建筑基本信息获取手段相比，具有明显的效率优势，本方法在基于GIS的南京市民用建筑能耗统计过程中得到应用，取得了良好的效果。

[1]范嵘斌.广州市民用建筑能耗统计工作顺利完成[N].工作在线，2008(5)

[2]李新甫，瞿俊生，贾海明.郑州市民用建筑能耗统计工作圆满完成[J].河南建材，2008(2):9

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[4]许辉熙，卢正，薛万蓉.GIS中多源空间数据集成方法研究[J].测绘与空间地理信息，2009，32(5):1～5

Study of Multi－Source GIS Data Integration Method

Huang ZhiZhou1，2，Dai XiangXi2
(1.School Of Geodesy and Geomatics，Wuhan University，Wuhan 430079，China；2.Nanjing Institute of Surveying，Mapping＆Geotechnical Investigation，Co.，Ltd.，Nanjing 210005，China)

Analyses Multi－Source GIS data demand of the Nanjing Civil Buildings Energy Statistics，according to the features of Multi－Source GIS data and the actual require of project，we prepare the method and route of Integration，at last we accomplish the objective of Multi－Source Integration，result shows that GIS data integrated through the method we set out satisfies the demand of Civil Buildings Energy Statistics.

Multi－Source GIS Data；Data Integration；Building Energy Statistics

1672－8262(2010)02－22－04

P208

A

2009—12—24

黄志洲(1967—)，男，高级工程师，主要从事GIS、大地测量等方面研究工作。