基于CASS 数据的房屋建筑面积快速提取方法研究

高伟峰，梁海斌*

（1. 珠海市测绘院，广东 珠海 519000）

随着城市不断发展，新增建设用地紧缺与历史存量用地的低效利用矛盾日益突出，通过城市更新改造可释放高质量发展空间，提高土地资源的利用效率，实现经济效益、社会效益、生态效益深度融合。城市更新基础数据调查工作是编制城市更新片区统筹规划、项目改造方案及搬迁补偿方案的重要依据[1]。其中房屋数据调查是城市更新基础数据调查的重要工作内容，主要采用已有大比例尺地形图获取改造区域内房屋建筑物的空间分布、建筑结构及建筑面积等数据，传统作业方法主要基于ArcGIS 等软件进行统计，对于房屋附属结构的处理主要依赖人工，效率较低且建筑面积提取精度不高。为解决上述问题，本文提出了基于CASS 数据的房屋建筑面积快速提取方法，实现了房屋建筑面积等信息的快速提取。

1 总体技术路线

本方法的总体思路是基于EPS平台，定制房屋建筑面积概算的数据模版，建立CASS 数据与EPS 数据的编码映射关系，将已有大比例尺地形图数据进行规整，基于空间关系自动建立房屋主体结构与其附属结构的关联关系，并赋予各建筑部件的面积计算系数等属性，再与宗地数据进行融合，从而快速得到改造区域范围内的房屋调查数据成果。

2 技术实现

2.1 数据模版定制

采用EPS 模版定制技术，定制构筑物面积概算、房屋面积概算两个专题要素编码。构筑物面积概算要素采用黄色，根据JieGLX（结构类型）字段嵌套注记；房屋面积概算要素采用绿色，根据JieGLX（结构类型）、LouCSM（楼层数目）字段嵌套注记。统一挂接房屋面积概算属性表，其数据标准如表1 所示。

表1 房屋面积概算属性表

2.2 数据规整

建立CASS 与EPS 数据的编码映射关系表，映射规则为：EPS 编码，CASS 编码，是否导入，是否反向，是否打散。面向城市更新的建筑面积概算，主要以居民地及设施图层以及对应注记的为基础，因此，在导入数据时可将非必要图层要素进行过滤，对部分无关注记进行批量删除。

1）注记类数据规整。CASS数据中，房屋结构与层数的注记是分开的，导入EPS后需要对其进行整合。首先根据编码映射关系表对注记进行自动分类，基于EPS脚本编辑器，开发功能实现根据注记的关键字批量删除如“水泥、地砖”等性质类注记。导入的注记，可能存在空格等非标准字符，开发注记内容标准化功能，实现注记的标准化。最后，开发功能对房屋结构注记与层数注记进行合并处理。通过设置注记分类号与搜索半径，先搜索指定注记分类号下注记内容包含“砼，混，砖，钢，石，木，玻璃，玻，铁，土”等关键字的注记，根据搜索半径搜索注记附近层数注记，如搜索结果唯一，则匹配成功，删除原有注记并在原注记位置添加包括了房屋结构与层数的新注记。每次处理提示有多少未成功匹配的注记，并建议更改搜索范围进行处理，直至全部注记处理完成。注记类数据规整流程如图1所示。

图1 注记类数据规整流程

2）建筑物类数据规整。建筑物类数据规整包括构筑物、建筑物及其附属结构的处理。先对图面拓扑、重复地物、非法面对象进行批量处理，然后分类进行数据规整。建筑物类数据规整流程如图2所示。

图2 建筑物类数据规整流程

构筑物主要包括棚房、简单房屋等，根据编码映射关系，对导入的数据进行拓扑检查后直接批量换码为构筑物面积概算编码，并赋予结构类型、面积计算系数属性。

建筑物数据的规整包括建筑物主体及其附属结构的处理。附属结构包括不封闭阳台、封闭阳台、门廊、廊房（骑楼）、飘楼等，根据其编码自动换码并赋予结构类型、面积计算系数、是否落地等属性。

建筑物主体的处理要充分考虑房屋分层线要素，根据房屋分层线与房屋范围线分别进行自动拓扑构面，构面成功后转换为房屋面积概算编码要素。然后通过搜索建筑物主体结构范围内已规整的注记，提取房屋结构类型、楼层信息等属性，将房屋面积概算编码要素范围内的已规整注记属性与范围进行融合，同时赋予面积计算系数属性，融合成功后删除原有注记及房屋范围线。绝大多数可实现自动处理，对未能自动处理的要素可通过图面分色检查工具实现人机交互处理。

2.3 附属结构归属

数据规整实现了数据的标准化存储与表达，但建筑物主体与附属结构未建立有效关联。为此，基于EPS二次开发接口，采用C++开发附属结构归属功能。

先搜索图面所有附属结构ID与主体结构ID分别添加到程序列表，根据设置搜索距离，搜索附属结构附近的主体结构，如主体结构唯一，则匹配成功，将主体结构ID写入附属结构GSID属性。同时，通过附属结构的结构类型对其属性进行分别处理：如为阳台类，判断其与主体结构楼层数的关系，写入到附属结构对应属性；如为飘楼，则通过判断其范围内的楼层注记获取其楼层数信息；如为落地结构，则计算其占地面积。从而一方面实现了附属结构与主结构的关联，另一方面实现了附属结构的面积概算。为提高效率，附属结构的归属开发了自动归属与人工选择归属功能。

附属结构归属完成后，可利用数据检查功能对要素进行检查与处理。主要包括要素闭合检查、要素属性检查与归属检查等。

2.4 面积计算与成果输出

1）宗地数据融合与面积计算。通过将面积概算图元与宗地数据进行空间叠加分析与融合，可方便地得到各建筑物的宗地、权属等属性。根据构筑物面积概算、房屋面积概算两个专题要素的属性，按下面公式进行面积计算：

建筑面积=投影面积×面积计算系数×层数基底面积=投影面积×是否落地（0为否，1为是）幢建筑面积=主体结构面积+附属结构建筑面积

2）成果输出。面积概算成果主要包括概算面积统计表与图元shp 文件。面积统计表的输出功能采用NPOI 开源库进行开发。NPOI 是POI 的.NET 版本，是一个读写Excel、WORD等微软OLE2 组件文档的开源库，具有读写速度快，稳定性好，不依赖于Microsoft Office，可避免版权及Office各版本间的兼容性问题[2]。

图元Shp文件的输出功能采用GDAL/OGR 库进行开发。GDAL 是一个专门对栅格空间数据进行读取、转换、编辑等操作的开源库，OGR是GDAL项目的一个分支，功能与GDAL 类似，提供对矢量数据的支持与操作[3]。通过遍历图面构筑物面积概算、房屋面积概算两个专题图层的图元，获取各图元的空间信息和属性信息，调用OGR 数据驱动，实现Shp 数据的输出。

3 应用效果

以珠海市某旧村改造项目为例对本方法进行验证。该项目共有房屋283栋，构筑物98栋，前期已施测1∶500地形图，后期对改造范围内建构筑物进行了面积测量。采用本方法与传统概算方法分别进行面积概算，以比对效率（结果详见表2）；将本方法提取的面积与实地测量的面积进行准确度分析（结果详见表3）。

表2 数据处理效率对比

表3 面积提取准确度分析

结果表明，数据处理效率方面，相对传统概算方法有较大的提升。面积提取准确度方面，提取的房屋建筑面积与实地测量建筑面积存在一定的差异（约在2%左右），提取的构筑物面积与实地测量面积基本吻合。经分析，导致面积差异的主要原因有两个方面：一方面是地形图测量与房屋面积测量的精度存在差异；另一方面是地形图中难以判断阳台是否落地，而面积提取时统一将阳台层数设置为主体结构层数减一，导致阳台的概算层数与实际层数存在差异。总体而言，本方法在具备较好的准确度的基础上，可有效提升效率。

4 结 语

城市更新基础数据调查是城市更新改造前期的一项重要的基础性工作，也是后期编制片区策划和实施方案的基础数据[4]。本文提出的基于CASS数据的房屋建筑面积快速提取方法，可快速便捷地对数据进行规整，实现了数据的标准化存储与表达。通过案例验证，在具备较好的准确度的基础上，可有效提升房屋建筑面积等信息的提取效率，为城市更新改造前期基础数据调查工作提供了较好的测绘地理信息技术支撑。