基于FME实现国土二调图斑地类净面积的高效计算
基于FME实现国土二调图斑地类净面积的高效计算
摘要：通过分析国土二调数据库标准和图斑地类净面积的计算公式基础上，分类研究图斑地类净面积的各种情形，运用FME实现了图斑净面积的模块化、全自动化和快速化。相对于其他计算方法，基于FME的图斑地类净面积计算方法具有快速高效、易于实现和零代码的特点。
关键词：FME；图斑地类净面积；线状地物；零星地物；国土二调
FME(Feature Manipulate Engine,简称FME)是加拿大SafeSoftware公司开发的空间数据转换处理系统。支持超过270多种不同空间数据格式(模型)之间的转换,为进行快速、高质量、多需求的数据转换应用提供了高效、可靠的手段。从技术层面上说，FME致力于将GIS要素同构化并向用户提供组件以使用户能够将数据处理为所需的表达方式，整个过程无需写任何代码，直接调用相应的转换器即可。
第二次全国土地调查（以下称“二调”）于2007年7月1日全面启动，于2009年完成，建立标准化的土地利用数据库，其中涉及图斑地类净面积计算的有三个要素层（DLTB、LXDW和XZD
W）。自然资源部文件规定，自2022年4月15日起，建设用地审查报批地类认定以第三次全国国土调查（以下称“三调”）为基础的最新年度国土变更调查现状地类为准，但现状为建设用地的，根据其来源合法性分类处理，有合法来源的，按照建设用地地类报批；无合法来源的，按照建设占用时的国土变更调查（土地变更）的实际地类报批，地类为耕地的，应依法落实占补平衡。从技术层操作面上讲就是在项目组件报批时，项目申报范围内在三调及其年度变更调查成果为建设用地但在农转用范围和2020年调查同口径20图层外的建设用地的需要逐年追溯至2009年为止，需逐年计算建设用地范围内的每个图斑的净面积，这其中2009至2018年都属于“二调”，图斑地类净面积计算较为复杂。因此图斑地类净面积的计算显得更加重要，需要一个高效、可靠的计算方式，助推建设用地审查报批地类认定和审查。
“二调”图斑地类净面积的计算，目前主流做法仍是使用ArcGIS软件平台进行计算，利用ArcGIS的空间分析功能和Python的开发环境，通过编程或模型构建器建模的方式来实现图斑净面积的测算，但由于“二调”数据的DLTB、LXDW和XZDW内部以及各图层之间存在拓扑错误，导致该方法计算得到的图斑净面积精度不高，加上计算过程较复杂、不够严谨，导致适应性不佳。
本文针对“二调”图斑地类净面积计算的特点，通过基于FME软件开发了一套实现自动读取项目范围线、高效读取基础数据库、自动生成地类结构面积表的模板，有效解决了自然资源管理领域需要计算图斑地类净面积的耗费的大量人力物力，只需指定项目范围线即可在几秒内出结果，做到化繁为简，降低了数据处理门槛。FME软件具有很强的灵活性、适应性，可根据各地各部门的不同情况对构建的模版进行有针对性的修改，能胜任因为计算口径标准变化带来的快速同步更新。
1计算公式和数据库标准分析
图斑净面积在数据库中对应的字段名称为图斑地类面积，字段代码为TBDLMJ，在建立土地利用数据库时必须计算图斑要素层中每个图斑的净面积。其计算公式为：
图斑净面积=图斑面积-线状地物面积-零星地物面积-田坎面积
上式中，线状地物面积＝线状地物长度×线状地物宽度×线状地物扣除比例；图斑面积为图斑多边形要素的投影面积；田坎面积＝（图斑面积—线状地物面积—零星地物面积）×田坎系数，其中田坎系数为田坎面积与耕地图斑面积的比例，存放在DLTB要素层的TKXS字段中。
1.1线状地物扣除分析
根据国土二调数据库标准分析得知，线状地物扣除比例是由线状地物与图斑的关系决定的。当线状地物位于图斑的边界上，则扣除一半，取值为0.5；若线状地物位于图斑内则全扣，取值为1。扣除比例存放在XZDW图层每个要素的KCBL字段。
XZDW图层的每个要素都有KCTBBH1和KCTBBH2记录着该要素的位于哪两个图斑的边界上，此时的扣除比例为0.5；当KCTBBH2为空时，说明该要素是直接穿过图斑内部，此时的扣除比例为1（图1）。
图1 XZDW要素层部分字段中国国土面积
1.2零星地物扣除分析
根据国土二调数据库标准分析得知，当零星地物只会位于图斑的内部，而且LXDW图层的ZLTBBH为记录该要素落在哪个图斑内，ZLDWDM（中文名为坐落单位代码）会记录该零星地物落在哪个村的村级坐落代码（图2）。特别注意的是TBBH只会在一个村范围内是唯一的，并不是在一个县域范围内是唯一的。如果用ArcGIS软件平台直接空间相交分析，受拓扑不严谨和ArcGIS软件容差的影响，可能会出现零星地物落在边界上或落到边界外的情况，导致后面的计算全错。FME软件是根据TBBH和ZLDWDM来实现零星地物和地类图斑图层之间的关联挂接，不会出现使用ArcGIS软件存在的问题。
图2 LXDW要素层部分字段
2数据处理工作流程
2.1数据预处理
为了高效处理数据，需将“二调”数据库转换成.gdb格式，项目范围线一律转换成.shp格式，且要定义成2000国家大地坐标系。
2.2高效读取数据
由图斑地类净面积的计算公式可知，计算图斑净面积时需要DLTB要素层、XZDW线状要素层、LXDW点状要素层3个要素层。在ArcGIS软件中一般都是整个文件读取，整个文件的所有要素都参与计算，增加电脑运行压力，效率低。FME软件可以实现按范围读取数据，只需在FeatureReader转换器的SpatialFilter(空间过滤)选中BoundingBoxesOGC-Intersect（外接矩形相交）即可实现只读取与项目范围线的外接矩形相交或包含的所有要素。
2.3扣除面积的计算步骤
1）通过项目范围线使用Clipper转换器得到项目范围内的DLTB要素层、XZDW线状要素层、LXDW点状要素层3个要素层。
2）DLTB要素层的整理。使用Aggregator转换器，添加BSM字段来分组融合DLTB要素，使得往下的步骤都是还原到原始的图斑上去。重新计算投影面积、把平方米换算成公顷，并过滤调小于0.1平方的细小碎斑。

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