多资源公共边界误差检测及修正软件研究
摘要：对简单要素模型拓扑检查的目标是判断所有要素之间的拓扑关系是否满足拓扑规则，并提取出不满足拓扑规则的拓扑错误区域。如:“多边形之间不存在重叠”规则要求同一多边形要素类中多边形之间不能存在重叠，对此规则检查就是查找要素间重叠区域。为了提高拓扑检查的效率，文中分三步进行拓扑检查:一维空间索引构建，相交关系判断，拓扑错误区域提取和写入。其中，第三步是在一维空间索引构建、相交关系判断的基础上，针对存在相交关系的多边形提取拓扑错误区域，并将这些错误区域写入结果文件。
关键词：拓扑检查；空间索引；拓扑关系
- 引言
现在各个国家对于自然资源都十分重视，欧盟在2006年就开始了对欧盟各成员国的自然资源审计工作，我国于2018年开始推行领导干部自然资源资产离任审计。ArcGIS软件是测绘地理信息的重要软件，它拥有强大的空间分析功能和空间数据管理能力，深受测绘领域专业技术人员的青睐。[1]在我国自然资源审计统计时，林地、农田、水系、道路等资源分布地区由不同职能部门完成，存在各类资源分布边界不能完成重合现象。这种现象造成土地利用变化动态监测中，不同类别资源边界交集边界出细大量细碎交集，影响各类资源面积统计精度，故需要人工检查和处理。
在矢量数据操作过程中，两个矢量图层，其拓扑关系本应当为相互重合。由于不同原因会出现不能完全重合的情况，这使得数据不方便被进一步利用。然而现有的相关处理工具，如：ArcGIS中的邻近分析工具，只能找出不符合拓扑关系要求的数据，并不能自动完成修正任务。故而在数据进行修正处理时，需要人工修改，工作量较大且工具操作重复性高。
- 国内外同类研究概况
地理国情监测所使用的矢量图层，经过校准和匹配后，部分区域可能还会出现影像不套合的情况，针对这样的问题，若短时间内无法校准，使用ArcGIS中拓扑检查的方法，通过ArcGIS中的地理数据库，设置拓扑规则、容许误差，进行拓扑错误的查找以此。但是这个方法只能修正单一图层中不同要素之间的拓扑错误，无法查找图层之间的拓扑错误。
根据《国务院关于开展第三次全国土地调查的通知》技术要求（以下简称“三调”），三调小班和二调小班重合边界数量不能超过总体比例的3%。丁晓莉[2]提出了一种基于ArcGIS平台下的ModelBuilder(模型构建器)小班重线快速提取的方法。该工作流主要使用了“面转线”、“融合”和“擦除”三种基础地理处理工具。“面转线”用于分析并且记录相离、相邻和重合面之间的关系，以便以后的叠加分析；“融合”是为了提取行政边界线；“擦除”用于提取重线，得到两图斑的重合边界线。该方法将ArcGIS平台一系列已有的工具连接在一起，形成一个工作流，实现了多步处理过程可以在一个指令下完成，其操作简单，能够减伤处理过程中出现的失误操作次数，降低操作人员的工作强度，提高图形处理的效率。并且，一个处理模型经过调整，例如改变基础地理处理工具改变处理流程等，就可以适用于其他数据处理过程，提升了生产效率。
王昕[3]等人认为由于土地调查数据库的精度与更新数据包的精度不同，或者数据库本身的精度达不到国家精度的要求，造成国家下发基础库存在拓扑关系不正确、图斑面积不正确、线状地物与地类图斑层的线面拓扑关系不正确、属性值不正确等等一系列问题，给今后的数据库变更调查成果造成面积计算错误，图层间线面的拓扑关系不正确，扣除线状地物面积与空间范围不一致，图层内或者图层间的拓扑关系重叠、自相交、产生碎线、碎面、值域不符标准的要求；地类图斑更新层和地类图斑更新过程层空间范围不一致、图斑编号有重复、标识码有重复、所包含的线状地物的空间范围和属性值不正确等等问题。对土地调查数据库进行全面修改步骤如下：①首先用国家下发的数据库质量检查软件行全面检查，修改其检查任务中的拓扑错误。②对线状地物层穿越图斑的修改，进行拓扑纠正（就是不加任何拓扑规则，拓扑精度改为0.0001）。③地类界线和界址线小于0.2ｍ的修改。④修正地类图斑、宗地、行政三者的图属关系。⑤计算地类图斑的TBMJ、TBDLMJ与平差。⑥修正地类图斑中的XZDWMJ和XZDW层的面积与关系。⑦修正统计报表。
邱世平[4]等人认为小班边界线划分通常是利用GIS平台通过人工的鼠标点击操作方法组合成闭合区域生成小班面，但是鉴于点击鼠标操作方法以及比例尺等众多原因，会导致生成的小班边界线较为僵硬，有较多的棱角和毛边的出现；另外，在林地变动实地调查中采用计算机编程进行前后期卫星遥感图的纹理、颜色等的对比自动获取的前后期变动小班，鉴于其获取算法主要是根据卫星遥感图的分辨率，也会生成很多锯齿形的小班边界线。他们提出：根据ArcGIS的模型构建器（ArcGIS Model builder）能够依照需要，将完成平滑的流程制做成工作流模型对小班边界进行智能化针对性地的平滑方法。其思路是：首先，选取需要平滑的目标小班面（图层Ａ）将其转换成为线图层（图层Ｂ）；其次，根据筛选工具选取需要通过平滑的目标小班界线（图层Ｃ），无需平滑的小班界线也另存为一个图层（图层Ｄ）；然后，输入有关平滑容差等参数，对图层Ｃ通过平滑处理；第四，合并平滑后的目标小班界线（图层Ｅ）与图层Ｄ，获得构成闭合区域的小班界线（图层Ｆ），第五，将图层Ｆ转换成为面图层（图层Ｇ）；此时获得的图层Ｇ属性是空的，通过碎班处理和边界检查后获得图层Ｈ，采用最大面积法将图层Ａ与图层Ｈ的属性通过连接获得最终的结果图层Ｋ。它①解决了人工逐步操作的繁琐过程；②不产生中间图层，能一步到位获得结果数据；③能够自动批量的处理每个数据图层文件。
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