基于FME 的土地确权中宗地自动化数据处理与质量检查研究

王海雁

（山西元图测绘有限公司，山西 太原 030002）

0 引言

宗地是地籍调查的基本单元，用于界定当前范围内土地的归属及使用权问题。宗地图是地籍制图中最重要的图形要素，在土地确权等工作中扮演着重要的角色，其数据的准确性直接影响土地确权工作的最终质量。在实际的内业工作中，宗地图通常包含了大量的人工采集成果，对其数据质量的检查至关重要。因此，本文以CASS 软件采集而来的原始地籍调查数据为基础，利用FME 实现基于原始CASS 宗地数据的属性筛查、几何对象提取、数据格式转换、质量检查等功能。

1 土地确权基本概念

1.1 土地确权流程

农村集体建设用地、宅基地作为我国农村土地的组成部分，近年来，国家对其越来越重视，从2014年起，全国土地确权工作有序全面地展开。为了切实维护农民的权益，建立一套完善的农村集体建设用地、宅基地管理体系变得十分有必要。因此，近年来国家、省、市对农村集体建设用地、宅基地要求登记以及发证，并且对其使用状况进行全面、准确的调查研究，逐步建立起权属明确、数据清晰、图表一致、真实的宗地数据库。土地确权基本流程如图1 所示。

图1 土地确权基本流程图

1.2 界址调查基本原则

界址调查是土地确权的关键工作之一，同时也是宗地图中界址点的重要参考信息。界址点规定了宗地的地理位置，同时在宗地图中宗地几何构面过程中发挥着重要的作用。界址调查需要遵循一定的原则，概括来说如下：

1）对于资料合法、界址明确、经实地核实界址无变化的宗地来说，可直接利用已有资料填写调查表。原土地权属来源资料即作为附属文件。

2）土地权属来源资料中的界址不明确的宗地，以及界址与实地不一致的宗地，需要现场指界，并将实际用地界线和批准用地界线标绘到工作底图上，在调查表的权属调查记事及调查员意见栏中说明。

3）无土地权属来源的资料，依据法律法规及有关政策规定，经核实为合法拥有或使用的土地，可根据双方协商、实际利用状况及地方习惯现场指界。

4）界址线有争议的，按照土地权属争议调处的相关规定处理后，再进行现场指界。

5）直接引用国有土地登记发证界线的，不需现场指界，只需将国有土地发证相关界址资料作为调查表的附件。

2 FME关键技术

2.1 FME基本概念

FME 是加拿大Safe Software 公司开发的一套空间数据处理系统，它提供了一系列数据读写、存储、转换模块［1］。通过对上百种格式的空间数据整合，实现了多领域、多模态、异构数据的互操作，具备了灵活整合300 多种空间和非空间数据的功能，包括CAD、GIS、点云数据等。

FME 的解决方案包括Desktop 和Server，其中Desktop 提供了桌面级的可视化数据操作方法，具有界面简易、方法直观、操作丰富的特点。Desktop通过读模块功能实现了多种格式的读取录入，同时利用写模块可以自定义输出格式，以达到数据转换的目的。为了适应不同数据格式之间的变换与迁移，FME Desktop 核心提供了一个400 余种数据变换的模块库，称为转换器库（Transformer Gallery），其涵盖了空间数据中的3D、几何对象、制图和报告、属性、数据质量筛查、空间分析等多种操作。Server 解决方案则可以提供服务器数据处理功能，其通过WebService 的方式，对面向互联网的产品应用提供了数据接入与访问、处理与发布的功能。

2.2 FME转换器功能

2.2.1 读写模块

在FME 的工作空间中，用户可以根据自己的实际需要，在FME Workbench 中按照不同的项目需求来进行转换器的可视化自定义［2］。其中读模块功能提供了源格式和数据的导入，对于CASS 生成的DWG 数据来说，将其导入FME 中大致有3 种方法：1）通过直接点选菜单栏中读模块功能；2）通过拖拽的方式直接导入；3）在开始菜单中新建Generate工作空间。写模块功能的数据导出方法支持.pdf、.dwg、.xml.、json 等多种格式，同时包含了坐标系定义、要素类型定义等功能，从而实现了自定义输出格式的效果。

2.2.2 Tester转换器

Tester 是FME 较为常用的转换器之一，其主要提供条件筛选与过滤的功能。Tester 根据用户所提供的测试条件，根据测试比对结果决定是否输出要素。其中参数设置模块提供了多个比对操作符，包括逻辑比对、运算操作等，可以依照线形、线宽、颜色等进行过滤。在实际的操作中，通过Tester 的要素会统一流入Passed 结果中，其余的流入Failed 结果中。与此同时，Tester Filter 提供了多输出端口的过滤功能，以达到多个Tester 转换器同时作用的效果。

2.2.3 GeometryFilter转换器

GeometryFilter 转换器是一种针对空间地理信息的属性筛选模块，可以对不同地理信息要素进行提取，输出符合筛选条件的几何对象。其中，GeometryFilter 可以对点、线、面、弧、点云、立方体等要素进行处理，同时提供了均质集合功能。根据参数设置的不同，GeometryFilter 会按照筛选条件进行分类结果输出，同时对未通过筛选的要素统一输出到Unfiltered 层中。

2.2.4 PointOnAreaOverlayer转换器

PointOnAreaOverlayer 转换器是一种点面空间地理信息处理模块，提供了点面关系的拓扑处理功能。PointOnAreaOverlayer 转换器提供了点面空间分析叠加功能，它可以判断点和面要素的空间关系，同时可以进行点面要素属性之间的传递。Point-OnAreaOverlayer 提供了分组、压盖计数属性、面优先、聚合处理等参数。其输入为源数据点和源数据面2 类，根据参数选取的不同，输出符合条件的点和面要素。

2.2.5 AreaOnAreaOverlayer转换器

AreaOnAreaOverlayer 是一种面属性拓扑检查模块，可以提供面与面地理属性之间的空间叠加分析。其中，AreaOnAreaOverlayer 提供了分组、容差、连接Z 模式、聚合处理、压盖计数属性等参数功能。其中，分组参数可以提供不同线型、颜色、属性之间的拓扑检查，同时可以提供阻塞等分组模式设置。AreaOnAreaOverlayer 主要用于面与面之间的关系检查，对面的相交与包含等拓扑问题具有较好的鲁棒性。

3 基于FME 的宗地自动化提取算法实际项目应用

3.1 数据概况

本实验以某地第二次土地确权工作为背景，按照《第三次全国国土调查技术规程》［3］和《集体土地所有权调查技术规定》相关规定来展开工作。其中，利用各村法人和指界委托人指界的方式来明确权属问题，工作过程中参考并结合了以往确权成果。在实际工作中对权界线进行了测量，对宗地的类别、位置、范围、面积和利用情况进行了详实地查询。根据调查结果以及界址测量结果进行了成果归档工作，按要求填写《农村集体土地所有权调查表》。以1∶10 000 标准分幅土地利用现状图为基础，进行了宗地图的绘制。之后按照相关程序进行登记发证工作。其中，某个村庄的实际内业原始CASS 成果（地籍图）部分如图2 所示。

图2 测区CASS 软件原始编辑成果

该文件由CASS 软件编辑而成，图2 中所包含的图层以及标准含义部分如表1 所示。

表1 CASS 原始数据图层标准含义表

在实际的项目工作中，初步的内业成果以航空影像作为底图，采集数据绘制而成，在海量测绘数据的前提下，通常会包含众多的错误，如，点线矛盾、图属错误、线型错误等。对于图2 中的源数据，我们需要针对性地对相关图层进行提取，以及对图层内的地理信息属性进行筛选，以期降低人工成本及提高修测精度。如，对其中的宗地信息进行提取、质检，以形成符合要求的宗地图成果。因此本文利用FME 技术设计了基于原始CASS 内业成果的宗地自动化提取算法实验，同时针对图层中的界址点与宗地面、宗地面与宗地面拓扑关系进行了质量检查。

3.2 算法流程

对于原始CASS 数据来说，我们的算法在进行源数据导入后，首先对内业数据处理结果中的原始宗地图层进行信息提取，如图3 所示。由于原始宗地（JZD）图层中通常包含许多错误，因此为提高精准检测能力，首先对JZD 图层中的地理要素进行提取，我们分别提取图层中的点线面3 种要素。理想情况下该图层只能提取出闭合的面要素，而实际情况下内业人员为工作便利，经常将界址点这种点要素放置在JZD 图层中，因此通过地理要素筛选可以将该图层中的界址点要素进行提取，直接并入JZP图层中，而剩余的面要素则为所需求的宗地图斑，重新归入JZD 图层中。再进行信息提取，即可获得较为准确的宗地信息。因此，我们可以利用该成果进行面面关系处理，同时根据JDP 图层中的界址点信息与宗地信息进行点面关系检查，来发现宗地内包含的界址点错误。

图3 算法流程

3.3 FME工作空间

根据图3 中的算法流程，我们设计的FME 工作空间如图4 所示，该工作空间主要由信息提取、质量检查、格式转换与输出3 个模块组成。

图4 FME 工作空间

1）信息提取模块。

信息提取模块主要使用了Tester、GeometryFilter转换器，在利用读模块功能将原始CASS 数据导入后，使用2 个Tester 模块对原始数据中的界址点、宗地图层分别进行提取，其中，tester 参数分别为fme_feature_type=JZP、fme_feature_type=JZD。同 时串联了一个GeometryFilter 转换器，达到对源JZP、JZD 图层数据进行点、线、面筛查与过滤的效果。

2）质量检查模块。

质量检查模块主要使用了PointOnAreaOverlayer、AreaOnAreaOverlayer、Tester 转换器，PointOnAreaOverlayer 将信息提取所得的界址点要素与宗地面几何要素进行质检，用于发现宗地面内的错误界址点，其中，使用Tester 转换器将overlap＞2 的要素进行结果输出，作为点面关系错误结果。reaOnAreaOverlayer 将信息提取后JZD 图层中的面要素进行筛查，主要检查面包含、面相交情况，同理利用Tester 转换器将overlap＞2 的要素进行结果输出，作为面面关系错误结果输出。

3）格式转换与输出模块。

利用写模块功能将所需要的结果以专业格式文件的形式输出，在进行GeometryFilter 信息提取后，对过滤结果中的界址点数据以JZD 图层的形式输出，对宗地数据以JZP 的形式输出，输出格式为.dwg，这样对源数据图层替换后可以得到更为标准的CASS 数据。同时对点面关系、面面关系结果进行输出，在这里使用了ArcGIS 可以识别的.shp 格式将错误进行输出，同时也可以证明FME 具有良好的格式转换能力，以适应跨平台的项目需求［4］。

3.4 实验结果

宗地信息要素提取结果如图5 所示。

图5 宗地信息要素提取结果图

错误界址点要素提取结果如图6 所示。

图6 错误界址点要素提取结果图

错误宗地面要素提取结果如图7 所示。

图7 错误宗地面要素提取结果图

由图5、图6、图7 可知：该种算法的设计可以对宗地几何对象信息进行有效提取，同时对点面问题、面面问题可以准确定位。根据实验结果，各转换器功能对地理要素的筛选结果定量化如表2 所示。

表2 转换器定量化筛选结果

由表2 可知：该测区的CASS 数据有2741 个点面关系问题和271 个面面关系问题。以上实验结果说明自动化方法可以减少人力成本，筛选结果定量化可以提高精确度，也进一步说明了本实验具有较好的研究价值。

4 结语

本文针对土地确权业内数据处理工作中宗地图形提取现存在的问题，利用FME 技术实现了宗地属性筛查、几何对象提取、数据格式转换、质量检查等功能，对提高内业数据处理精度、增强专业成图效率、减少人工成本具有一定的应用价值。同时在下一步的研究中，将重点围绕基于FME 的其他几何、属性检查功能进行探讨，如，打折线检查、线续交检查、图属一致性检查等，以通过智能技术手段减少农村集体土地产权不清等问题的发生。