宗地四至提取方法的分析与研究

宗地四至提取方法的分析与研究

田方方1郭甲腾2邓振民1

1山东中基地理信息监理有限责任公司，250000；2东北大学沈阳市和平区三号巷110819

摘要：本文在农村土地承包经营权确权登记的背景下，分析与研究了宗地四至的提取方法，采用四方向锥形模型描述宗地的空间方向关系，给出了两种判断宗地空间方向关系的方法，并对提出的两种方法进行了比较说明，实现了农村土地承包经营权确权登记中宗地四至的自动化提取。

关键词：宗地四至；空间方向关系；四方向锥形模型；确权登记

Abstract：Thispaperstudiesthemethodsforextractingrelativelocationofadjoiningparcels.anddescribesthespatialdirectionrelationsofparcelsbyfourdirectionscone-shapedmodel,presentsandcomparestwomethodstojudgethespatialdirectionrelationsofparcels,whichrealizetheautomatedextractionofrelativelocationofadjoiningparcelsintheownershipregisterforrurallandcontractandmanagementrights.

Keywords:relativelocationofadjoiningparcels;spatialdirectionrelations;fourdirectionscone-shapedmodel;ownershipregister

0引言

宗地是地籍调查单元，为土地权属界址线所封闭的地块，即地籍调查和土地登记的基本土地单元[1]。确定宗地的位置、权属、界线等是土地确权的重点工作。其中，四至作为描述宗地位置的重要参数，四至的获取就显得尤为重要。四至是每宗地四邻的名称[2]。宗地四至应填写相邻宗地的土地使用权人、所有权人名称；与道路、河流等线状地物相邻的填写地物名称；与空地、荒山、荒滩等未确定使用的国有土地相邻的，应准确描述相应地物、地貌名称[3]。目前，国土建库方面的软件都未能提供较好的宗地四至提取方法。尽管有些CAD插件提供了生成宗地四至的功能，但是它们生成宗地四至的方法需要手工提前输好CAD的扩展属性信息，如手工提前输入的界址线邻宗地号信息等[4]。目前开展的农村土地承包经营权确权登记工作工期紧、任务重，其中提取四至的任务尤其繁重，为保证项目按时、保质、保量的完成，本文就提取四至这一任务进行了优化，打破了手工录入四至的传统作业流程，实现了四至提取的自动化。

１宗地空间方向关系

1.1宗地空间方向关系的划分

在研究宗地四至提取方法之前，首先要明确宗地四至的方向划分，即宗地的空间方向关系。在应用空间方向关系时，一个最基本的问题是如何有效地建立描述空间方向关系的表达模型。本文采用四方向锥形模型来描述宗地的空间方向关系。

四方向锥形模型是以某一空间目标为参考目标，以东西南北方向线为轴将空间目标及周围的区域等分成四个方向区域来定义方向关系[5]，如图1a所示。以参考点O为中心，将空间区域分为E、S、W、N四个方向区域，用其他空间目标与这些方向区域间的位置关系来描述空间目标间的方向关系，如图1b。源目标B相对于参考目标A的方向关系为:dir(A,B)=E,即B在A的东边。

四方向锥形模型适合于相对于空间目标形状和大小距离较远的空间目标间方向关系的判定[6]，基于四方向锥形模型的这一弊端，本文在研究四方向锥形模型的基础上，提出了中心点判断方法和垂足-中心点判断方法。

1.2宗地空间方向关系的判断

1.2.1中心点判断方法

中心点判断方法，即基于四方向锥形模型空间方向关系描述，将宗地抽象为两个点，即将宗地抽象为宗地的中心点，根据两点连线在四方向锥形模型的显示区域判断宗地间的空间方向。

下面以相邻的两个宗地，宗地A与宗地A1为例进行说明，其中宗地A为目标宗地，判断A的四至，即A1在A的哪个方位。宗地A的中心点为O，宗地A1的中心点为O1，O、O1连线构成了线段OO1。由四方向锥形模型的几何特征可以看出，只要判断出线段OO1的斜率，即可判断O、O1的空间方向关系，即为宗地A、A1的空间方向关系。

线段OO1的斜率，当K>1时，两个宗地的方向是南北向，反之，则为东西向。如果是南北向，则比较两中心点Y值的大小，Y值大的在北边，反之则在南边；如果是东西向，则比较两中心点X值的大小，X值大的在东边，反之则在西边。如图2a所示。宗地A1在宗地A的东边。

1.2.2垂足-中心点判断方法

垂足-中心点判断方法，即基于四方向锥形模型空间方向关系描述，计算宗地A到构成宗地B的所有界址线的最小垂距所在的界址线L，根据界址线L在四方向锥形模型的显示区域判断宗地间的大致空间方向，最后计算宗地B的中心点O1到界址线L的垂足C，根据垂足C与中心点O1的方位关系判断宗地间的空间方向关系。

下面以相邻的两个宗地A与A1为例进行说明，其中A为目标宗地，判断A的四至，即A1在A的哪个方位。A的中心点为O，A1的中心点为O1，构成A1的所有界址线为L1、L2、L3、…LK…LN，计算中心点O到所有边的垂线距离，得到最小垂距所在边LK，计算LK的斜率，当K<1时，两个宗地的方向是南北向，反之，则为东西向。根据斜率K计算O1到LK的垂足点C。

确定主方向之后。如果是南北向，则比较O1、C的Y值的大小，Y值大的在北边，反之则在南边；如果是东西向，则比较O1、C的X值的大小，X值大的在东边，反之则在西边。如图2b所示。宗地A1在宗地A的东边。

1.2.3两种方法的比较分析

通过上面两节的论述，这两种方法都可以描述宗地的空间方向关系。通过两种方法的分析研究得到，由于中心点判断方法将宗地抽象为一个点，忽略了宗地形状和大小对空间方向关系的影响，当宗地之间的距离（即中心点距离）相对于自身大小比较近的时候，中心点判断方法有时会出现对空间方向关系的错误描述，如图所示，A为目标宗地，B为四至宗地，如图3所示，用该方法描述方向关系结果为B在A的南边，与实际我们的感知B在A的东边或东南边不一致。可见，中心点判断法适合于相对于空间目标形状和大小距离较远的空间目标间方向关系的判定。而垂足-中心点判断方法可以避免这种错误描述，能够准确地描述宗地间的空间方向关系，由于宗地的不规则和多样化，垂足-中心点对于这种不规则的宗地很难在图上直接画出垂线最短的界址线L，所以这里不再用图形描述，后面章节会给出相应的算法验证。

2宗地四至提取方法的实现

2.1宗地四至提取流程

基于空间关系的宗地四至提取流程如图4所示。

2.2宗地四至提取

本文的宗地四至提取，基于Arcengine组件技术，使用C#编程语言来实现的。首先是对宗地图层的图形要素进行遍历，获得所有的图形要素，主要使用IFeatureCursor接口中的.Search(null,false)方法。其次是获取遍历到的宗地要素的所有相邻宗地，主要使用ISpatialFilter接口，实现空间查询，查询条件为Arcengine中常用的空间分析接口esriSpatialRelEnum.esriSpatialRelTouches，即查询相邻要素。

最后，利用垂足-中心点方法判断相邻宗地与宗地要素的空间方向关系，即将本文提出的垂足-中心点判断方法转为算法实现空间方向分析。具体如下：

（1）获取目标宗地的中心点O

（2）获取目标宗地中心点到相邻宗地的界址线垂线距离最短的一条界址线L

（3）获取相邻宗地的中心点O1，方法同（1）所示

（4）计算相邻宗地的中心点O1到界址线L的垂足点A的坐标

（5）利用界址线L的斜率和垂足点A与中心点O1的坐标差判断两个宗地的空间方向关系

（6）将判断结果写入到目标宗地的四至属性字段中

3结论

本文提出的垂足-中心点判断方法在山东临朐县、吉林榆树市的农村土地确权登记发证工作中得到了广泛应用，提取正确率都在99%以上。其中中心点判断法首次应用在山东临朐县农村土地确权登记发证工作中，提取正确率在90%以上，结合提取过程中生成的四至属性表，针对误判的情况进行了分析改进，发现宗地之间的距离（即中心点距离）相对于自身大小比较近的时候该种方法出现误判的可能性非常高，后在吉林榆树市的实验村中再次进行实验，由于当地的宗地均为面积较大的狭长地块，即宗地长度与宽度差异非常大，该方法提取的正确率不足80%。通过对这两种情况进行分析比较，本文在中心点判断法的基础上改进成了垂足-中心点判断法。经过实验，该方法正确率大大提高，目前暂未发现该方法的不足之处。但是基于宗地形状不规则和多样化的特点，为使该方法适用于所有宗地四至的提取，今后作者将继续对该方法进行研究分析。

参考文献

[1]TD/T1014-2007.第二次全国土地调查技术规程[S].北京:国土资源部，2007.

[2]郑振源，张晓玲，施引之，等.GB/T19231-2003.土地基本术语［S.北京：中国标准出版社，2003.

[3]朱留华，邵凌志，冯文利，等.TD/T1001-2012.地籍调查规程［S］.北京：中国质检出版社，2012.

[4]邵晴晴，朱福利.一种宗地四至提取方法探讨[J].测绘地理信息，2014，39（4）：58-61.

[5]张珂，王小捷，钟义信.四叉树直方图空间方向关系形式化模型[J].计算机辅助设计与图形学学报，2012，24(7):901-908.

[6]闫浩文，郭仁忠.空间方向关系形式化描述模型研究[J].测绘学报，2003，32（1）：42-46.