高偉峰，梁海斌*

（1. 珠海市測(cè)繪院，廣東 珠海 519000）

隨著城市不斷發(fā)展，新增建設(shè)用地緊缺與歷史存量用地的低效利用矛盾日益突出，通過(guò)城市更新改造可釋放高質(zhì)量發(fā)展空間，提高土地資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益深度融合。城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查工作是編制城市更新片區(qū)統(tǒng)籌規(guī)劃、項(xiàng)目改造方案及搬遷補(bǔ)償方案的重要依據(jù)[1]。其中房屋數(shù)據(jù)調(diào)查是城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查的重要工作內(nèi)容，主要采用已有大比例尺地形圖獲取改造區(qū)域內(nèi)房屋建筑物的空間分布、建筑結(jié)構(gòu)及建筑面積等數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)作業(yè)方法主要基于ArcGIS 等軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)于房屋附屬結(jié)構(gòu)的處理主要依賴人工，效率較低且建筑面積提取精度不高。為解決上述問(wèn)題，本文提出了基于CASS 數(shù)據(jù)的房屋建筑面積快速提取方法，實(shí)現(xiàn)了房屋建筑面積等信息的快速提取。

1 總體技術(shù)路線

本方法的總體思路是基于EPS平臺(tái)，定制房屋建筑面積概算的數(shù)據(jù)模版，建立CASS 數(shù)據(jù)與EPS 數(shù)據(jù)的編碼映射關(guān)系，將已有大比例尺地形圖數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)整，基于空間關(guān)系自動(dòng)建立房屋主體結(jié)構(gòu)與其附屬結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并賦予各建筑部件的面積計(jì)算系數(shù)等屬性，再與宗地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行融合，從而快速得到改造區(qū)域范圍內(nèi)的房屋調(diào)查數(shù)據(jù)成果。

2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)模版定制

采用EPS 模版定制技術(shù)，定制構(gòu)筑物面積概算、房屋面積概算兩個(gè)專(zhuān)題要素編碼。構(gòu)筑物面積概算要素采用黃色，根據(jù)JieGLX（結(jié)構(gòu)類(lèi)型）字段嵌套注記；房屋面積概算要素采用綠色，根據(jù)JieGLX（結(jié)構(gòu)類(lèi)型）、LouCSM（樓層數(shù)目）字段嵌套注記。統(tǒng)一掛接房屋面積概算屬性表，其數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 房屋面積概算屬性表

2.2 數(shù)據(jù)規(guī)整

建立CASS 與EPS 數(shù)據(jù)的編碼映射關(guān)系表，映射規(guī)則為：EPS 編碼，CASS 編碼，是否導(dǎo)入，是否反向，是否打散。面向城市更新的建筑面積概算，主要以居民地及設(shè)施圖層以及對(duì)應(yīng)注記的為基礎(chǔ)，因此，在導(dǎo)入數(shù)據(jù)時(shí)可將非必要圖層要素進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)部分無(wú)關(guān)注記進(jìn)行批量刪除。

1）注記類(lèi)數(shù)據(jù)規(guī)整。CASS數(shù)據(jù)中，房屋結(jié)構(gòu)與層數(shù)的注記是分開(kāi)的，導(dǎo)入EPS后需要對(duì)其進(jìn)行整合。首先根據(jù)編碼映射關(guān)系表對(duì)注記進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)，基于EPS腳本編輯器，開(kāi)發(fā)功能實(shí)現(xiàn)根據(jù)注記的關(guān)鍵字批量刪除如“水泥、地磚”等性質(zhì)類(lèi)注記。導(dǎo)入的注記，可能存在空格等非標(biāo)準(zhǔn)字符，開(kāi)發(fā)注記內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化功能，實(shí)現(xiàn)注記的標(biāo)準(zhǔn)化。最后，開(kāi)發(fā)功能對(duì)房屋結(jié)構(gòu)注記與層數(shù)注記進(jìn)行合并處理。通過(guò)設(shè)置注記分類(lèi)號(hào)與搜索半徑，先搜索指定注記分類(lèi)號(hào)下注記內(nèi)容包含“砼，混，磚，鋼，石，木，玻璃，玻，鐵，土”等關(guān)鍵字的注記，根據(jù)搜索半徑搜索注記附近層數(shù)注記，如搜索結(jié)果唯一，則匹配成功，刪除原有注記并在原注記位置添加包括了房屋結(jié)構(gòu)與層數(shù)的新注記。每次處理提示有多少未成功匹配的注記，并建議更改搜索范圍進(jìn)行處理，直至全部注記處理完成。注記類(lèi)數(shù)據(jù)規(guī)整流程如圖1所示。

圖1 注記類(lèi)數(shù)據(jù)規(guī)整流程

2）建筑物類(lèi)數(shù)據(jù)規(guī)整。建筑物類(lèi)數(shù)據(jù)規(guī)整包括構(gòu)筑物、建筑物及其附屬結(jié)構(gòu)的處理。先對(duì)圖面拓?fù)洹⒅貜?fù)地物、非法面對(duì)象進(jìn)行批量處理，然后分類(lèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)整。建筑物類(lèi)數(shù)據(jù)規(guī)整流程如圖2所示。

圖2 建筑物類(lèi)數(shù)據(jù)規(guī)整流程

構(gòu)筑物主要包括棚房、簡(jiǎn)單房屋等，根據(jù)編碼映射關(guān)系，對(duì)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)錂z查后直接批量換碼為構(gòu)筑物面積概算編碼，并賦予結(jié)構(gòu)類(lèi)型、面積計(jì)算系數(shù)屬性。

建筑物數(shù)據(jù)的規(guī)整包括建筑物主體及其附屬結(jié)構(gòu)的處理。附屬結(jié)構(gòu)包括不封閉陽(yáng)臺(tái)、封閉陽(yáng)臺(tái)、門(mén)廊、廊房（騎樓）、飄樓等，根據(jù)其編碼自動(dòng)換碼并賦予結(jié)構(gòu)類(lèi)型、面積計(jì)算系數(shù)、是否落地等屬性。

建筑物主體的處理要充分考慮房屋分層線要素，根據(jù)房屋分層線與房屋范圍線分別進(jìn)行自動(dòng)拓?fù)錁?gòu)面，構(gòu)面成功后轉(zhuǎn)換為房屋面積概算編碼要素。然后通過(guò)搜索建筑物主體結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)已規(guī)整的注記，提取房屋結(jié)構(gòu)類(lèi)型、樓層信息等屬性，將房屋面積概算編碼要素范圍內(nèi)的已規(guī)整注記屬性與范圍進(jìn)行融合，同時(shí)賦予面積計(jì)算系數(shù)屬性，融合成功后刪除原有注記及房屋范圍線。絕大多數(shù)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理，對(duì)未能自動(dòng)處理的要素可通過(guò)圖面分色檢查工具實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互處理。

2.3 附屬結(jié)構(gòu)歸屬

數(shù)據(jù)規(guī)整實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ)與表達(dá)，但建筑物主體與附屬結(jié)構(gòu)未建立有效關(guān)聯(lián)。為此，基于EPS二次開(kāi)發(fā)接口，采用C++開(kāi)發(fā)附屬結(jié)構(gòu)歸屬功能。

先搜索圖面所有附屬結(jié)構(gòu)ID與主體結(jié)構(gòu)ID分別添加到程序列表，根據(jù)設(shè)置搜索距離，搜索附屬結(jié)構(gòu)附近的主體結(jié)構(gòu)，如主體結(jié)構(gòu)唯一，則匹配成功，將主體結(jié)構(gòu)ID寫(xiě)入附屬結(jié)構(gòu)GSID屬性。同時(shí)，通過(guò)附屬結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型對(duì)其屬性進(jìn)行分別處理：如為陽(yáng)臺(tái)類(lèi)，判斷其與主體結(jié)構(gòu)樓層數(shù)的關(guān)系，寫(xiě)入到附屬結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)屬性；如為飄樓，則通過(guò)判斷其范圍內(nèi)的樓層注記獲取其樓層數(shù)信息；如為落地結(jié)構(gòu)，則計(jì)算其占地面積。從而一方面實(shí)現(xiàn)了附屬結(jié)構(gòu)與主結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)，另一方面實(shí)現(xiàn)了附屬結(jié)構(gòu)的面積概算。為提高效率，附屬結(jié)構(gòu)的歸屬開(kāi)發(fā)了自動(dòng)歸屬與人工選擇歸屬功能。

附屬結(jié)構(gòu)歸屬完成后，可利用數(shù)據(jù)檢查功能對(duì)要素進(jìn)行檢查與處理。主要包括要素閉合檢查、要素屬性檢查與歸屬檢查等。

2.4 面積計(jì)算與成果輸出

1）宗地?cái)?shù)據(jù)融合與面積計(jì)算。通過(guò)將面積概算圖元與宗地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析與融合，可方便地得到各建筑物的宗地、權(quán)屬等屬性。根據(jù)構(gòu)筑物面積概算、房屋面積概算兩個(gè)專(zhuān)題要素的屬性，按下面公式進(jìn)行面積計(jì)算：

建筑面積=投影面積×面積計(jì)算系數(shù)×層數(shù)基底面積=投影面積×是否落地（0為否，1為是）幢建筑面積=主體結(jié)構(gòu)面積+附屬結(jié)構(gòu)建筑面積

2）成果輸出。面積概算成果主要包括概算面積統(tǒng)計(jì)表與圖元shp 文件。面積統(tǒng)計(jì)表的輸出功能采用NPOI 開(kāi)源庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。NPOI 是POI 的.NET 版本，是一個(gè)讀寫(xiě)Excel、WORD等微軟OLE2 組件文檔的開(kāi)源庫(kù)，具有讀寫(xiě)速度快，穩(wěn)定性好，不依賴于Microsoft Office，可避免版權(quán)及Office各版本間的兼容性問(wèn)題[2]。

圖元Shp文件的輸出功能采用GDAL/OGR 庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。GDAL 是一個(gè)專(zhuān)門(mén)對(duì)柵格空間數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、轉(zhuǎn)換、編輯等操作的開(kāi)源庫(kù)，OGR是GDAL項(xiàng)目的一個(gè)分支，功能與GDAL 類(lèi)似，提供對(duì)矢量數(shù)據(jù)的支持與操作[3]。通過(guò)遍歷圖面構(gòu)筑物面積概算、房屋面積概算兩個(gè)專(zhuān)題圖層的圖元，獲取各圖元的空間信息和屬性信息，調(diào)用OGR 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)Shp 數(shù)據(jù)的輸出。

3 應(yīng)用效果

以珠海市某舊村改造項(xiàng)目為例對(duì)本方法進(jìn)行驗(yàn)證。該項(xiàng)目共有房屋283棟，構(gòu)筑物98棟，前期已施測(cè)1∶500地形圖，后期對(duì)改造范圍內(nèi)建構(gòu)筑物進(jìn)行了面積測(cè)量。采用本方法與傳統(tǒng)概算方法分別進(jìn)行面積概算，以比對(duì)效率（結(jié)果詳見(jiàn)表2）；將本方法提取的面積與實(shí)地測(cè)量的面積進(jìn)行準(zhǔn)確度分析（結(jié)果詳見(jiàn)表3）。

表2 數(shù)據(jù)處理效率對(duì)比

表3 面積提取準(zhǔn)確度分析

結(jié)果表明，數(shù)據(jù)處理效率方面，相對(duì)傳統(tǒng)概算方法有較大的提升。面積提取準(zhǔn)確度方面，提取的房屋建筑面積與實(shí)地測(cè)量建筑面積存在一定的差異（約在2%左右），提取的構(gòu)筑物面積與實(shí)地測(cè)量面積基本吻合。經(jīng)分析，導(dǎo)致面積差異的主要原因有兩個(gè)方面：一方面是地形圖測(cè)量與房屋面積測(cè)量的精度存在差異；另一方面是地形圖中難以判斷陽(yáng)臺(tái)是否落地，而面積提取時(shí)統(tǒng)一將陽(yáng)臺(tái)層數(shù)設(shè)置為主體結(jié)構(gòu)層數(shù)減一，導(dǎo)致陽(yáng)臺(tái)的概算層數(shù)與實(shí)際層數(shù)存在差異?？傮w而言，本方法在具備較好的準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)上，可有效提升效率。

4 結(jié) 語(yǔ)

城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查是城市更新改造前期的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作，也是后期編制片區(qū)策劃和實(shí)施方案的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[4]。本文提出的基于CASS數(shù)據(jù)的房屋建筑面積快速提取方法，可快速便捷地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)整，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ)與表達(dá)。通過(guò)案例驗(yàn)證，在具備較好的準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)上，可有效提升房屋建筑面積等信息的提取效率，為城市更新改造前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查工作提供了較好的測(cè)繪地理信息技術(shù)支撐。