第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
自 2007 年起，国土资源部经过两年多的努力全面完成了第二次全国土地调查任务。2009 年底，土地调查获取了准确、可靠、丰富的数据和图件等成果，国家、省、市、县四级土地调查基础数据库基本建成。2010 年依据《土地变更调查技术规范》、《土地调查数据库更新标准》和《土地调查数据库更新技术要求》等标准的要求，全国土地变更调查按照增量更新方式，提交了土地变更调查矢量数据增量包，基本实现了国家土地调查数据库的矢量数据增量更新，确立了土地调查数据的增量更新模式。根据 2011 年全国各地数据库建设和全国土地调查数据库更新工作反馈意见，总体上存在数据库建设与更新工作依然复杂，技术标准要求较高，数据库建设与更新耗时过长，各级国土资源管理部门技术力量不均衡，部分地区土地调查基础数据质量不高，年度土地调查更新数据成果依然存在各种数据冗余和部分数据不完善等现象；具体技术上，也存在土地调查数据库检查规则与实际土地变更调查结果、土地勘测定界成果难以完全相符，线状地物、行政界线、权属界线、地类界线变更和数据更新复杂等细节问题，《土地调查数据库更新标准》和《土地调查数据库建设技术要求》需要补充、调整与完善。通过对土地调查数据库增量的技术分析，线状地物已经成为多种问题产生的主要根源。研究线状地物本身的特点，分析线状地物与其他土地调查要素的相互关系，探索将线状地物转化为面形要素的可能性与可行性，解决土地调查数据库成果管理、更新、决策与应用等方面存在的问题，补充与完善土地调查数据库建设的技术路线和方法，提出完善《土地调查数据库更新标准》和《土地调查数据库更新技术要求》的建议，对提升土地调查数据库的建设质量和完善数据库的更新方法具有重要的意义。
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1.2 研究现状
国内外研究现状。土地调查数据中线状地物都是以依比例尺或者半依比例尺的形式存储。缓冲区生成算法比较多，多边形叠加算法研究。当前地理信息系统主流软件平台（如 ArcGIS、MapGIS、SupMap 等）中关于缓冲区生成（Buffer）均比较成熟，可以生产单侧缓冲区，双侧不对称缓冲区、双侧对称缓冲区和多级缓冲区等，但算法都没有公开。缓冲区的生成多用以分析这些目标实体对象对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据[1]。例如，在地震灾害监测预报和救灾工作指导中，根据地震源坐标和震级，从而确定地震影响程度和范围；在淮河水灾害评估中，利用其可以确定洪水淹没的范围，从而估算损失；在城市规划中，根据道路需要拓宽的距离，确定需要拆迁的范围和对象；在商业选址中，根据人口的密度程度和交通便利情况来决定超市的位置。本文利用缓冲区生成实现线状地物转换成图斑地物。因此，如果利用缓冲将土地调查中线要素转换成多边形（图斑）要素，需要对缓冲区生成算法与多边形叠加的算法进行深入的研究，以达到将线线状地物转换成面状地物的目的。
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第2章 研究路线与方法
2.1 目标与任务2
.1.1 研究目标
本项目针对线状地物变更与数据更新带来的突出问题，旨在探讨土地调查数据中线形要素与面形要素之间的转换关系，研究线状地物面化的技术途径与实现方法；评价线状地物面化对现有土地调查变更机制、技术方法和土地调查数据库成果管理、更新机制、标准规范、更新技术、数据变化、决策支持和成果应用等方面的影响；最终从技术层面，提出线状地物面化对改善现有土地调查数据更新机制、技术路线、技术方法的可能性和工程实现的可行性。
2.1.2 研究任务
（1）研究线面关系转换的技术思路和实现方法分析线状地物变更与数据更新带来的问题，深入研究线状地物与相关土地调查要素之间的关系，针对线状地物与相关土地调查要素之间的各种存在方式和关系，研究线状地物面化实现方法和技术路径。
（2）评价线状地物面化对土地调查要素、数据和图形展现的影响在研究线状地物面化的技术思路和方法的同时，特别研究线状地物与行政界线、权属界线、地类界线同属同一空间位置时的线状地物面化后的图形展现、数据统计等问题，评价线状地物面化对行政界线、权属界线、地类界线、图斑面积、地类面积、线状地物面积、图形表达等相关土地调查要素、数据和展示的影响。
（3）提出线面关系转换理论可能性和工程可行性结论根据线状地物与相关土地调查要素之间的关系，设计不同种类、不同数量级的模拟实验数据。在模拟实验数据实验、分析的基础上，选择实际数据，进行实际检验、分析，探索和提出线面关系转换理论可能性和工程可行性的结论。
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2.2 理论分析
首先针对线状地物的空间特征，分析线状地物和相关土地调查要素之间的几何图形关系与属性逻辑关系；通过研究线和线之间、线和面之间的拓扑关系，提出线面转换的空间模型和数据关系，利用空间分析理论和方法，分析土地调查数据中线面关系转化的数学损耗，研究线面关系转化的可能性。
2.3 实验检验
在理论分析的基础上，利用缓冲区分析、临近分析、空间叠加、空间裁剪、空间抽取等空间分析方法，建立线状地物面化模型，并评价线状地物面化对图斑面积、地类面积、线状地物面积、图形表达等相关土地调查要素、数据和展示的影响，提出线面关系转换工程实现的可行性。最后选择 2 个经过测评的土地调查数据库更新系统（ArcGIS 平台和 MapGIS 平台）对各种理论分析模型进行实际验证。
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第 3 章 基本概念......6
3.1 线状地物 ......6
3.2 地类图斑 ......7
3.3 缓冲区 ....7
3.4 土地调查数据间拓扑关系 ........9
第 4 章 面化方法....15
4.1 缓冲区生成方法 ....15
4.2 线状地物面化方法 ......18
4.3 线面化边界生成详细算法 ......20
第 5 章 线面关系转换模型建立....32
5.1 单条线状地物面化 ......32
5.2 多条线状地物面化 ......44
5.3 线状地物面化影响 ......56
第6章 实验检验与分析
6.1 模拟模型实验检验
建立一个模拟模型，模拟线状地物与线状地物分离、相交和相近，线状地物与图斑分离、相交等可能的各种情况，见图 6.1。利用模拟模型中单转折角的线状地物分析检验单转折角的线状地物面化模型；多转折角线状地物分析多转折角面化模型；利用模拟模型中的所有线状地物分析多条线状地物面化模型以及线状地物面化后与图斑的拓扑关系。数据来源于合肥市土地调查数据库中的庐江县线状地物。所选区域以安徽省合肥市庐江县为案例实验检验。所选区域是周瑜故里、温泉之乡、矿业大县。全县辖 17 个镇，2 个省级经济开发区，1 个国家级台湾农民创业园，231 个村及社区。国土面积 2348 平方公里，北接省会合肥，东临中国第五大淡水湖—巢湖，南近“黄金水道”—长江。境内有西河、兆河（三级航道）等河流，属长江水系。
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结论
（1）从理论上分析，利用角平分线法可以实现单条线状地物的面化。利用凸角圆弧法只能实现特殊情况下的单条线状地物面化；一般情况下，对单条线状地物而言，凸角圆弧法的面化结果和土地调查数据中实际面积计算值之间存在理论误差。
（2）多条线状地物面化可以看成多条中的每条线状地物面化的集合，多条线状地物面化后总面积与土地调查数据中的总面积差也可以看成是每条线状面化前后差的代数和。同样，从理论上分析，利用角平分线法可以实现多条线状地物的面化。利用凸角圆弧法只能实现特殊情况下的多条线状地物面化；一般情况下，对多条线状地物而言，凸角圆弧法的面化结果和土地调查数据中实际面积计算值之间存在理论差。
（3）对于具有共同端点的线状地物，一般情况下，面化后在端点处会出现多边形重叠现象，经过拓扑处理通过融合方式可消除重叠。线状地物面化后的面积与线状地物在土地调查中的面积相比，除特殊情况之外，在计算模型中一般均存在理论上的误差，这个误差主要来自于线状地物端点或折点处面化过程中面积的损失。
（4）线状地物面化成线状图斑可作为土地资源调查中的地类面积统计的一种方式。在面积计算方面，线状地物处于图斑边界上时，因为线状地物面化后处于图斑边界内外两侧的线状地物面积并不相等，在扣除面积的计算模型中，与土地调查数据库中线状地物的扣除模型相比较存在理论上的误差损耗。
（5）通过对线状地物面化模型的实验检验，发现实验结果和理论分析结果基本一致，线状地物面化后的面积与面化前相比均出现误差。
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参考文献（略）
