基于位置搜索的宗地自动出图方法

熊小青，邢增招，张 丰

（1.国家测绘地理信息局 第七地形测量队，海南 海口 570203）

基于位置搜索的宗地自动出图方法

熊小青1，邢增招1，张 丰1

（1.国家测绘地理信息局 第七地形测量队，海南 海口 570203）

针对宗地图存在绘图不准确、工作量大等问题，利用GIS强大的空间分析和制图功能，设计开发了一种宗地自动出图模块；并将宗地图转化成dwg格式图件，实现了CAD-GIS-CAD的无缝链接工作模式；将GIS引入宗地图内业工作，拓展和丰富了宗地图数据处理方式。该模块实现了批量读取宗地地块，自动提取宗地四至信息，快速生成界址线，灵活、合理标注界址点号、宗地号等标注信息，自动添加图廓、图幅号、比例尺等地图要素等功能，实现了制图、出图自动一体化。

宗地图；CAD-GIS-CAD；自动标注；位置搜索

农民家庭承包经营的核心是落实土地承包经营权，巩固和完善农村基本经营制度。开展农村土地承包经营权确权登记工作是一项民生工程，是深入落实农户承包经营权的一种有效形式和方法，是明晰土地承包关系，强化对土地承包经营权物权保护的需要。对于坚持农村基本经营制度，稳定完善农村土地承包关系，促进农村土地流转、减少矛盾和纠纷、推进农村产权制度改革等有十分重要的意义。

宗地图作为土地确权的重要依据，也是农村土地承包经营权登记数据建库重要的组成部分，数据量巨大，使用频繁，高效地完成宗地数据自动处理和自动出图对于确权工作的顺利完成至关重要。目前，农村土地承包经营权登记成果数据大多为CAD格式，而基于CAD的宗地数据和宗地四至图的生产过程，不能充分表达宗地和其他要素的空间位置和拓扑关系，涉及宗地四至图的地图标注、界址点标注、四至引线往往存在压盖和分布不均匀的情况，后期需要大量的人工干预才能达到较为理想的效果。

1 宗地图与地图自动注记

宗地图是土地证书的附图，经过具有法律手续的土地登记过程的认可，是土地所有者或使用者持有的具有法律效力的图件凭证[1]。它主要描述宗地位置、界址点线和相邻宗地间的关系，侧重表达权属信息。因此宗地自动制图要解决多种标注信息压盖问题，同时也要自适应多种复杂情况。传统基于CAD的宗地图生产中位置和拓扑关系的分析功能不完善，导致标注压盖情况严重，需要后期人工修改才满足要求。

宗地图内容主要包括：①宗地土地使用权人名称（姓名或单位名称），本宗地地籍号的最后一级编号，土地用途代码，宗地面积；②本宗地权属界线、界址点以及界址点号和界址边长注记；③邻宗地籍号的最后一级编号和界址引线；④宗地四至注记；⑤宗地周边范围内全部地形、地物和注记要素；⑥图廓整饰要素，包括图框、图号、比例尺、指北针等[2]。其中地籍要素特别是权属信息、界址坐标、点号、边长及面积等的表示，是宗地图绘制的重点。

地图自动注记是GIS中最重要、最基础的研究对象，关系到地图的完整性和准确性，以及操作者能否直观地观察目标位置和周围环境[3]。Yoeli[4]在1972年提出了地图注记的通用原则，将注记分为点状要素、线状要素和面状要素3种类型加以处理，认为注记和对应要素间应该有精确的对应关系，注记与地图要素、注记与其他注记相互间的冲突应实现最小化。Imhof[5]提出了地图注记的3个基本规则：易读性、清晰性和美学平衡性。自动标注的研究工作大多集中在制图学领域，实时性较差。而GIS中，地图操作频繁，注记位置也需要频繁更新，这对注记算法的设计和运行效率有更高的要求。

本文针对GIS制图环境，在总结地图自动标注的基础上针对宗地自动标注进行了研究，深入探讨了基于扫描线扫描和图形拓扑分析的最优位置搜索的面状地块的自动标注方法；提出了宗地图主题注记配置算法和冲突检测算法，并基于ArcGIS Engine（AE）实现了宗地自动出图模块。实验表明，该算法效果好、效率高，实现了宗地四至图一键自动出图。

2 基于AE的宗地图自动出图原理和工作流程

宗地一键自动出图，主要利用输出的宗地数据，自动依次选择每块宗地，通过拓扑分析求得四至、自动生成引线、添加地图要素、界址点标注、宗地面标注，最后转化为CAD所支持的dwg格式。详细工作流程见图1。

图1 宗地一键自动出图模块流程图

3 基于AE的宗地图自动出图的实现

3.1 宗地图四至图斑提取

首先提取目标宗地的几何形状，对其作面状缓冲区分析得到缓冲区的几何形状；再建立一个Spaitial Filter，利用ESRISpatialRelOverlaps属性对宗地要素类进行查询操作，取得与缓冲区相交的宗地，如图2所示。

图2 四至图斑提取流程图

主要代码如下：

3.2 宗地四至引线自动绘制

根据宗地四至引线绘制要求，考虑宗地地块几何形状与其他地图标注要素，对相邻宗地作扫描线，生成引线。

在目标宗地缓冲区与相邻宗地的重叠区域内找到界址点，并对界址点按其与目标宗地中心连线水平角大小进行筛选，取首尾界址点。以界址点为端点，选择适宜长度作扫描线，直至该扫描线与相邻宗地不相交为止，该线段即为引线，如图3所示。

图3 扫描线生成引线流程图

由于左右两条扫描线扫描的方向是不同的，因此采用界址点与相邻宗地外接矩形的中点(图4中A、B两点)形成的三角形的中线来判断。当扫描线不与该中线相交时为正确方向，否则选择相反方向进行扫描，生成引线结果如图5所示。

图4 扫描线生成引线原理

图5 扫描线生成引线结果图

3.3 图廓等地图要素的添加

一幅完整的宗地图除了包括反映宗地的数据及色彩要素外，还必须包含与地理数据相关的一系列辅助要素，如图名、图例、比例尺、指北针、制图说明等。对于宗地图的输出来说，这些辅助要素的样式和位置通常是有国家或地方规范的[6]。根据地图要素的不同，自动添加方式分成3类：

1）承包地相关信息，包括图名、宗地号、权利人等。这类信息通过从数据库中读取进行添加。

2）相关说明信息，包括绘图员、审查员、坐标系等。这类信息通过设置界面进行录入，录入界面见图6。

图6 说明信息录入界面图

3）地图要素。为了达到美观、合理的制图效果，依据不同的比例尺设置相应的地图要素大小和位置。同时为了有效解决压盖问题，对图廓、网格线以及之前已画出的引线作缓冲区，以供之后的标注位置搜索避让缓冲区，避免压盖。

3.4 注记添加

要素注记作为宗地的重要组成部分，与相应的地理要素之间关系密切却又不固定。宗地注记涉及注记与地理要素的对应关系、压盖关系等。注记的自动配置问题需要从整体上考虑注记与相应地理要素、注记与注记之间、注记与周边要素之间的关系，以获得最佳注记效果[7]。

1）界址点标注。界址点标注要求从左上角开始沿顺时针方向标注，因此以宗地中心点与界址点连线和水平线的夹角来判断并排序，再按顺序标注。界址点的标注要避免与其他地图要素产生压盖，可以先生成引线、图廓、网格、宗地边界等信息的缓冲区，再以界址点为圆心，一定长度为半径寻找与缓冲区不压盖的区域进行标注。

2）宗地标注。常见的宗地图比例尺有1∶250、1∶500、1∶1 000以及1∶2 000。程序可在4种比例尺中循环测试直至全部相邻宗地找到合适的标注位置为止。标注流程如图7所示。

图7 宗地面标注流程图

3.5 输出错误日志

对于部分无法满足自动绘图条件（标注位置找不到、界址线引线不合格等）的宗地，记录其宗地号等信息，并将其写入错误日志中输出，不影响整个程序的循环批处理，后期再进行手动检查修改。

3.6 地图整饰以及CAD图形输出

CAD制图与GIS制图是制图中的两大主角，CAD是单纯的矢量图形，具有强大的绘图和处理矢量图形的能力，能够大大增强地图的艺术感染力。GIS是数形合一的整体，图形有拓扑信息，可以进行各种复杂的空间分析。因此在数据处理中通常将CAD转化成GIS，在专题图制作中通常将GIS文件格式转化为CAD文件格式。目前土地确权工作数据依然以dwg格式为主，因此有必要将宗地成果图转化为dwg格式文件进行保存管理。

本模块使用OpenDWG的开源库之一Teigha，可将宗地图shp格式文件图形和文字信息写入支持AutoCAD的dwg格式中以方便外业队使用和成果保存。如图8所示，后期管理人员可在AutoCAD中修改数据，实现CAD-GIS-CAD无缝链接的工作模式。

图8 宗地图dwg格式

4 结 语

本文利用GIS强大的空间分析能力，基于位置搜索实现宗地四至图的引线、界址点标注、宗地标注和图名图廓等的自动标绘，有效地解决了宗地图要素的压盖问题，大幅减少了后期的人工干预，提高了土地确权工作的效率。另一方面，本文的研究成果融入了农村土地承包经营权确权登记的宗地四至图内业生产的生产链条，为宗地四至图内业生产引入了GIS独特的空间分析和图形智能算法，实现了CAD-GIS-CAD无缝链接的工作模式。

[1] 高延利．地籍调查[M]．北京∶中国农业出版社,2008

[2] 周荣根,闻卫明．宗地图的标准化制作[J]．现代测绘,2008,31(2)∶30-31

[3] 赵静,罗兴国,张汝云．一种新的电子地图注记算法∶格网法[J]．计算机工程,2008,34(7)∶278-282

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[5] Christenson J, Marks J, Shicber S． An Empirical Study of Algorithm for Point-feature Label Placement[J]．ACM Transaction on Graphic,1995,14(3)∶203-232

[6] 陈鑫祥,张新长．地籍管理中宗地图自动输出的设计与实现[J]．地理空间信息,2008,6(3)∶125-127

[7] 杨大兵,王春波,陈建平,等．基于ArcEngine组件技术的宗地图自动生成研究[J]．勘察科学技术,2010(2)∶31-35

[8] 毕旭东,李永树．AE环境下宗地自动生成模块的设计和实现[J]．测绘工程,2009,18(1)∶42-44

[9] 肖起年．基于DWGDirectX读写DWG图纸文件的实现[J]．计算机系统应用,2009(3)∶164-167

[10] 张志军,李霖,于忠海,等．散列式面状注记自动配置技术研究[J]．武汉大学学报(信息科学版),2011,36(6)∶739-742

[11] 杜瑞颖,刘镜年．面状地物名称注记的自动配置研究[J]．测绘学报,1999,28(4)∶365-368

P283.7

B

1672-4623（2016）09-0101-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.09.033

熊小青，工程师，主要从事WebGIS、地理信息系统应用的开发工作。

2015-04-20。

项目来源：海南测绘地理信息局测绘科技基金资助项目（琼测成[2014]17号）；上海市科技兴农推广项目课题计划资助项目（沪农科推字（2013）第5-1号）。