基于加權(quán)距離的門牌地址編碼方法研究與實(shí)現(xiàn)

翟林，梅連輝，呂成亮

(天津市測繪院，天津 300381)

基于加權(quán)距離的門牌地址編碼方法研究與實(shí)現(xiàn)

翟林*，梅連輝，呂成亮

(天津市測繪院，天津 300381)

門牌地址作為一個院落及單位的唯一地址標(biāo)識，在人們的衣食住行等起到重要作用，同時在應(yīng)急救援、戶籍管理和規(guī)劃建設(shè)等方面體現(xiàn)城市的管理水平。本文在分析傳統(tǒng)的序數(shù)編碼和距離編碼的優(yōu)缺點(diǎn)之后，提出了基于加權(quán)距離的門牌地址編碼算法，以沿道路走向距離和依據(jù)控規(guī)用地性質(zhì)劃定門牌號間隔區(qū)間進(jìn)行門牌地址編碼，進(jìn)而彌補(bǔ)了僅基于距離進(jìn)行門牌地址編碼的不足，避免了重號、號碼過大，減少跳號，使門牌地址編碼更加合理。

門牌地址；距離編碼；加權(quán)距離；道路走向；用地性質(zhì)

1 引 言

《地名標(biāo)牌 城鄉(xiāng)》(GB17733.1-1999)中規(guī)定：門牌表示臨街的院落及單位所在街區(qū)的漢語名稱和該門的編號。門牌地址同標(biāo)準(zhǔn)地名一樣，在人們的對外交往、郵政通信、緊急救援、戶籍管理、城市規(guī)劃建設(shè)等方面起到重要作用，既是一個城市形象的表達(dá)，同時也體現(xiàn)城市管理的水平。通過門牌號，人們可以準(zhǔn)確快速尋找到目的地，建立門牌數(shù)據(jù)庫后，可支持與位置相關(guān)的服務(wù)，如LBS、智能交通等服務(wù)。因此，進(jìn)行合理的門牌地址編碼尤為重要。傳統(tǒng)的門牌地址編碼方法有序數(shù)編碼和量化編碼(也成距離編碼)，本文在分析序數(shù)編碼和距離編碼的優(yōu)缺點(diǎn)之后，提出了基于加權(quán)距離的門牌地址編碼算法，彌補(bǔ)了基于距離進(jìn)行編碼的不足，使門牌地址編碼更加合理。

2 研究現(xiàn)狀

門牌地址一般是依據(jù)城市空間特征和城市管理方式選擇不同的編碼方式。目前主要編碼方式是基于街區(qū)的編碼方式和基于街道的編碼方式，其中基于街道的編碼方式又分為序數(shù)編碼和距離編碼。

日本因?yàn)榈缆藩M窄且不整齊，很難用道路進(jìn)行地址命名，因此主要采用基于街區(qū)的門牌編碼方式。日本多采取“都道府縣+區(qū)市町村+町名+街區(qū)編號+樓房號”的編碼結(jié)構(gòu)[1]，如圖1所示，町區(qū)是被道路或河流圍成的區(qū)域，是傳統(tǒng)社區(qū)單元，町區(qū)下再分為若干個由更小道路或河流圍成的“番”，相當(dāng)于我國的街坊。如大阪府東大阪市鴻池町2丁目5番7號的具體含義為：都道府縣(大阪府)+區(qū)市町村(東大阪市)+町名(鴻池町2丁目)+街區(qū)編號(5番)+樓房編號(7號)，省略表示為“大阪府東大阪市鴻池町2-5-7”。

圖1 日本街區(qū)編碼結(jié)構(gòu)

基于街區(qū)的門牌編碼是一種類似基于四叉樹的編碼方式，其優(yōu)點(diǎn)是能夠縮小編碼范圍，對街區(qū)內(nèi)部及街道拐角處的門牌編碼排除了二義性，缺點(diǎn)是弱化了街道的作用。

美國、加拿大、英國等國家，比較重視街道和門址的規(guī)劃。美國是門址編碼應(yīng)用最早、最廣泛的國家，早在20世紀(jì)70年代就建立了全國的地址編碼標(biāo)準(zhǔn)，成功地應(yīng)用于Tiger數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在歷次全國人口普查統(tǒng)計(jì)中發(fā)揮了巨大作用[2]。Esri公司的Street Geocoding模型較好地解決了街道規(guī)則門址插值的問題，Geocoder已成為全美廣泛使用的門址查詢系統(tǒng)[3]。

我國，2006年民政部頒布了《地名標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》，第七條規(guī)定“門(樓)編碼可采用序數(shù)編碼進(jìn)行。采用序數(shù)編碼的，從街(路、巷)起點(diǎn)起，每戶為一號，按照左單右雙的原則編號”。我國傳統(tǒng)門牌編號方式就是按照序數(shù)編號方式進(jìn)行門牌編碼，這種編號沿用了幾十年，曾給人們衣食住行、戶籍管理、郵政遞送、消防應(yīng)急等帶來諸多便利。隨著城市發(fā)展和城市格局的不斷變化，對于新開發(fā)的區(qū)域，街道兩側(cè)還未建設(shè)完全，繼續(xù)沿用序數(shù)編碼方法，會出現(xiàn)重號、錯號的現(xiàn)象，編碼系統(tǒng)的穩(wěn)定性出現(xiàn)問題，門牌號的權(quán)威性受到了損害[4]。

為了解決序數(shù)編碼方式在新開發(fā)的區(qū)域存在重號、錯號等問題，我國開始采用距離編碼方式進(jìn)行門牌地址編碼。采用距離編碼，以街(巷、路)起點(diǎn)到門戶中心線的距離量算，將這個距離值作為門牌的號碼，如圖2所示。在新開發(fā)的區(qū)域，距離編碼方式逐漸得到廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是保證街道所有門牌的唯一性，不會因?yàn)榻值纼蓚?cè)的建設(shè)情況影響門牌地址編碼。

圖2 距離編碼方法

基于距離的編碼方式缺點(diǎn)是：

(1)出現(xiàn)跳號情況。對于獨(dú)立的院落或建筑會沿街延伸幾米甚至幾十米的范圍，因而兩個門戶中心會相差一定距離，從而導(dǎo)致中間相隔很多門牌號，出現(xiàn)跳號情況，不利于查詢。如圖3所示，地塊1的門牌號為長江道1號，地塊2的門牌號為長江道9號，中間的3號、5號和7號則為空號。

圖3 距離編碼出現(xiàn)跳號情況

(2)出現(xiàn)門牌號碼過大情況。對于較長的道路來說，采用距離編碼方式會造成號碼過大，不利用記憶和查詢。

(3)對于環(huán)形的街道出現(xiàn)重號情況?；诰嚯x的編碼方式，其中距離沒有明確的規(guī)定是直線距離還是沿道路距離，如果是直線距離則對于環(huán)形道路會出現(xiàn)重號情況。

3 基于加權(quán)距離的門牌編碼方法

基于街區(qū)的門牌編碼、序數(shù)編碼和距離編碼方式，已不能很好的滿足現(xiàn)代城市發(fā)展的需要。針對距離編碼方式存在的不足，本文提出基于加權(quán)距離的門牌編碼方法，能很好地解決跳號、重號、號碼過大等問題。

3.1 控制性詳細(xì)規(guī)劃

控制性詳細(xì)規(guī)劃[5](以下簡稱控規(guī))是以城市總體規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃為依據(jù)，確定建設(shè)地區(qū)的土地使用性質(zhì)和使用強(qiáng)度的控制指標(biāo)、道路和工程管線控制性位置以及空間環(huán)境控制的規(guī)劃要求。

控規(guī)中明確規(guī)定了城市建設(shè)用地中各地塊的用地性質(zhì)，地塊按用地性質(zhì)劃分為居住用地、公共管理與公共服務(wù)設(shè)施用地、商業(yè)服務(wù)設(shè)施用地、工業(yè)用地、物流倉儲用地、道路與交通設(shè)施用地、公用設(shè)施用地、綠地與廣場用地[6]。控規(guī)用地性質(zhì)決定了地塊的開發(fā)強(qiáng)度，商業(yè)服務(wù)設(shè)施用地開發(fā)強(qiáng)度較大，建筑密度大，對門牌號的需求大，工業(yè)用地地塊開發(fā)強(qiáng)度小，以廠房為主，建筑密度小，對門牌號需求小。因此，本文提出依據(jù)控規(guī)用地性質(zhì)設(shè)置門牌號間隔，開發(fā)強(qiáng)度大的設(shè)置較小的門牌號間隔，開發(fā)強(qiáng)度小的設(shè)置較大的門牌號間隔。

3.2 總體思路

本文所提出的加權(quán)距離中加權(quán)的含義有兩個：①道路起始點(diǎn)到門戶中心線的距離是沿道路走向的距離，而不是兩點(diǎn)的直線距離；②根據(jù)沿街地塊的控規(guī)用地性質(zhì)，進(jìn)行距離加權(quán)，商業(yè)用地每1 m設(shè)置一個門牌號，居住用地每2 m設(shè)置一個門牌號，其他用地如工業(yè)用地、交通設(shè)施用地等每4 m設(shè)置一個門牌號。如圖4所示，1區(qū)間為工業(yè)用地，每4 m設(shè)一個門牌號；2、4區(qū)間為商業(yè)用地，每1 m設(shè)一個門牌號；3、5區(qū)間為居住用地每2 m設(shè)一個門牌號。工業(yè)用地區(qū)域，工業(yè)項(xiàng)目一般以工業(yè)廠房為主，建筑沿街距離比較大，因此預(yù)留較少的門牌號就可以滿足項(xiàng)目的需求；商業(yè)用地區(qū)域，商戶密集，沿街距離較小，因此需預(yù)留較多的門牌號以滿足商戶需要。

圖4 依據(jù)控規(guī)用地性質(zhì)劃定門牌號間隔區(qū)間

基于加權(quán)距離的門牌編碼方式的優(yōu)點(diǎn)有：①明確距離是沿道路走向距離，解決了環(huán)形路重號問題；②提出根據(jù)用地性質(zhì)進(jìn)行分段設(shè)置門牌號，減少了門牌號跳號的數(shù)量，解決了門牌號過大問題，如圖5所示，未進(jìn)行距離加權(quán)，最大門牌號是1129號。

363+253+255+92+166=1129

(1)

進(jìn)行距離加權(quán)后，最大門牌號是647號，門牌號的最大值得到有效減小。

363/4+253+255/2+92+166/2=647

(2)

圖5 距離加權(quán)后門牌最大號

3.3 方法實(shí)現(xiàn)

首先，確定街道的走向，獲取街道的起始點(diǎn)；然后，確定門戶在街道的左右側(cè)，判斷單雙號；最后，計(jì)算門戶中心線到街道起始點(diǎn)的加權(quán)距離，計(jì)算門牌號。

(1)確定街道走向

天津市、重慶市等地方都出臺《門牌標(biāo)志管理辦法》，對街道的走向做了明確的規(guī)定?！短旖蚴虚T牌標(biāo)志管理辦法》中規(guī)定，城鎮(zhèn)門牌號編排原則應(yīng)依據(jù)道路、里巷的走向確定[7]

①東西走向的，由東向西編排；②南北走向的，由北向南編排；③東北西南走向的，由東北向西南編排；④西北東南走向的，由西北向東南編排。

街道的走向判斷方法為：設(shè)定東西方向?yàn)閄，南北方向?yàn)閅，當(dāng)X的增量△X的絕對值大于Y的增量△Y絕對值，即|△X|>|△Y|，則街道走向?yàn)闁|西走向；當(dāng)X的增量△X的絕對值小于Y的增量△Y絕對值，即|△X|<|△Y|，則街道為南北走向。同時，通過計(jì)算已有的相鄰門牌號的△X與△Y的關(guān)系來驗(yàn)證街道的走向是否正確。

(2)判斷單雙號

沿街道的走向，按照左單右雙的原則進(jìn)行編號。通過門戶中心線與道路中心線的交點(diǎn)O(x0，y0)與門戶中心的坐標(biāo)A(xa，ya)關(guān)系判單雙號，當(dāng)街道為東西向時，若ya>y0則為雙號，若yax0則為單號。

若該街道已有門牌號，可通過門戶中心與任意門牌號位置連線是否與道路中心線相交驗(yàn)證單雙號，與單號連接線若與道路中心線相交則為雙號，否則為單號；與雙號連接線若與道路中心線相交則為單號，否則為雙號。

(3)計(jì)算門牌號

首先，起始點(diǎn)到門戶中心線與道路中心線的交點(diǎn)的沿線區(qū)間，按照控規(guī)用地性質(zhì)計(jì)算各自的沿線距離；其次，按照商業(yè)用地每1 m設(shè)置一個門牌號，居住用地每 2 m設(shè)置一個門牌號，其他用地如工業(yè)用地、交通設(shè)施用地等每4 m設(shè)置一個門牌號計(jì)算區(qū)間門牌號個數(shù)；最后，根據(jù)各個區(qū)間的門牌號個數(shù)計(jì)算該門戶的門牌號。

3.4 算法應(yīng)用

本文提出的算法已成功應(yīng)用到天津?yàn)I海高新區(qū)規(guī)劃管理部門，基于本算法在濱海高新區(qū)辦公自動化系統(tǒng)上增加了地名管理模塊。地名管理模塊包括門牌號查詢、地名統(tǒng)計(jì)、門牌號計(jì)算等功能。

(1)門牌號查詢

地名查詢包括查詢項(xiàng)目門牌號和道路門牌號。查詢項(xiàng)目門牌號，在地圖上通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊項(xiàng)目位置，查看該項(xiàng)目的門牌號。道路門牌號查詢，通過輸入道路名稱，查詢該道路已核發(fā)過的所有道路門牌號，如圖6所示。

(2)地名統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)每年所核發(fā)門牌號的情況，以柱狀圖或餅狀圖的形式呈現(xiàn)，如圖7所示。

圖6 地名查詢結(jié)果

圖7 地名統(tǒng)計(jì)結(jié)果

(3)門牌號計(jì)算

利用本文提出的門牌號計(jì)算方法，計(jì)算項(xiàng)目門牌號，為規(guī)劃管理管理部門核發(fā)門牌號時提供參考，如圖8所示。

圖8 門牌號計(jì)算結(jié)果

4 總 結(jié)

本文研究了門牌地址編碼的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析傳統(tǒng)的序數(shù)門牌地址編碼和距離編碼基礎(chǔ)，指出了傳統(tǒng)編碼方法的不足之處，提出了基于加權(quán)距離的門牌地址編碼方法。以沿道路走向距離和依據(jù)控規(guī)用地性質(zhì)劃定門牌號間隔區(qū)間進(jìn)行門牌地址編碼，彌補(bǔ)了僅基于距離進(jìn)行門牌地址編碼的不足，避免了重號、減少了跳號和號碼過大等問題，使門牌地址編碼更加合理。同時，基于加權(quán)的距離編碼方法也有一些不足之處：

(1)該方法適用于新建城區(qū)，街道兩側(cè)還未使用其他規(guī)則進(jìn)行門牌地址編碼；

(2)適用于比較規(guī)則的街道，對于不規(guī)則的街道可能不完全適用；

(3)對于不沿街的院落和單位本方法沒有涉及。

本文提出基于加權(quán)距離的門牌地址編碼方法已在地名管理模塊進(jìn)行程序?qū)崿F(xiàn)，并已應(yīng)用到天津?yàn)I海高新區(qū)規(guī)劃管理工作中，有效地提高了規(guī)劃管理水平。

[1] 于煥菊，李云嶺，蔡永寧. 分段量化門牌編碼方法研究[J]. 測繪通報(bào)，2013(4)：37～42.

[2] 薛梅，向華. 基于無規(guī)則地址點(diǎn)的地理編碼模型設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J]. 城市勘測，2011(4)：5～9.

[3] 曹旭超，汪曉霞. 小門牌，考驗(yàn)大管理[EB/OL].

[4] 王凌云，李琦，江洲. 國內(nèi)地理編碼數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)與研究[J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004，40(21)：167～168，212.

[5] GB/T 50280-98. 城市規(guī)劃基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6] GB 50137-2011. 城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7] 天津市門牌標(biāo)志管理辦法[R]. 2010-06-01.

[8] 閔星，周沖，曹偉. 基于內(nèi)插的一種門牌地址匹配方法的研究與實(shí)現(xiàn)[J].測繪與空間地理信息，2015(6)：119～121.

Research and Implementation of Doorplate Address Encoding Method Based on Weighted Distance

Zhai Lin，Mei Lianhui，Lv Chengliang

(Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China)

Doorplate address as the unique identification of a courtyard and unit，plays an important role in people's clothing，food，shelter and transportation，and reflects the level of urban management in emergency rescue，household management and planning and construction. After the analysis of the advantages and disadvantages of the traditional ordinal encoding and distance encoding，the article proposes address encoding algorithm based on the weighted distance. Encode the address by the distance along the road direction and the interval of address number delineated based on regulatory nature of land. This method makes up for deficiency of address code only based on distance and avoids the issue of repetition、jump and too large . The address coding number is more reasonable.

doorplate address；distance encoding；weighted distance；road direction；nature of land

1672-8262(2017)01-42-05

P208.1

A

2016—04—13 作者簡介：翟林(1986—)，男，碩士，工程師，主要從事地理信息工程應(yīng)用及數(shù)字城市建設(shè)等技術(shù)研究工作。