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基于維思2.0的時空DLG數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查方法

2019-01-03 09:07:48張敏鄭鳳嬌石淼李盼盼魏致富周旭
城市勘測 2018年6期
關(guān)鍵詞:圖庫質(zhì)量檢查制圖

張敏,鄭鳳嬌,石淼,李盼盼,魏致富,周旭

(1.武漢市測繪研究院,湖北 武漢 430022; 2.中國電子科技集團公司第二十八研究所,江蘇 南京 210007)

1 引 言

大比例尺數(shù)字地形圖產(chǎn)品在國民經(jīng)濟建設(shè)、城市規(guī)劃、國土管理、地理信息系統(tǒng)建設(shè)等方面發(fā)揮著重要作用,其生產(chǎn)過程及數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞直接影響到數(shù)字地形圖產(chǎn)品在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。為了獲取準(zhǔn)確性高的數(shù)字地形信息,強化數(shù)字地形圖的生產(chǎn)過程管理,加強對數(shù)據(jù)的檢查校對,全面、客觀地評價數(shù)字地形圖質(zhì)量就成了數(shù)字地形圖生產(chǎn)過程中一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)[1,2]。

本文以1∶2 000時空DLG數(shù)據(jù)為例,介紹了集歷史庫與現(xiàn)勢庫于一體的時空數(shù)字地形圖的質(zhì)量檢查內(nèi)容與方法以及它與傳統(tǒng)的DLG數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的不同之處。

2 維思2.0平臺及1∶2 000時空DLG數(shù)據(jù)概況

2.1 維思2.0平臺概況

“維思2.0”是武漢市測繪研究院在AutoCAD Map 3D軟件下進行二次開發(fā)的時空地理信息智能處理和檢查平臺,它將計算機輔助設(shè)計(CAD)和地理信息系統(tǒng)(GIS)結(jié)合在一起,可以維護地理要素的各種空間和屬性信息,集數(shù)據(jù)采集、編輯、屬性錄入、入庫、質(zhì)檢、出圖等多功能于一體。該平臺實現(xiàn)了不同時期的時空地理信息實時空間位置定格,實現(xiàn)了時空地理信息采集與數(shù)據(jù)錄入同步以及非時空地理信息數(shù)據(jù)模型的歷史數(shù)據(jù)錄入同步,成功地解決了在標(biāo)準(zhǔn)化圖形數(shù)據(jù)生產(chǎn)的同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫建設(shè)的時空地理信息一體化生產(chǎn)問題,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)編輯和數(shù)據(jù)檢查的互關(guān)聯(lián)。

2.2 1∶2 000時空DLG數(shù)據(jù)概況

隨著武漢市城市建設(shè)的快速發(fā)展、各領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔?shù)據(jù)需求的變化以及智慧城市的建設(shè),建立時空信息數(shù)據(jù)庫成為城市時空信息云平臺建設(shè)的核心和首要任務(wù)。為此,武漢市測繪研究院在十二五期間組織開展了武漢市系列比例尺數(shù)字地形圖時空數(shù)據(jù)庫建庫及更新工作。經(jīng)過研究和實踐,解決了圖形模式和數(shù)據(jù)庫模式互逆表達的時空DLG數(shù)據(jù)一體化生產(chǎn)問題,實現(xiàn)了“先庫后圖、圖庫聯(lián)動、聯(lián)動更新”的技術(shù)轉(zhuǎn)型。

根據(jù)“圖庫一體,圖庫聯(lián)動”模式生產(chǎn)的 1∶2 000時空DLG,本質(zhì)上是生產(chǎn)一套兼具空間特征、屬性特征、時間特征的時空數(shù)據(jù)庫,再通過符號化輸出直接得到對應(yīng)的制圖數(shù)據(jù)文件,即只需要生產(chǎn)一套數(shù)據(jù)庫DLG,就可以得到一套數(shù)據(jù)庫成果和一套制圖文件成果。

此DLG數(shù)據(jù)與以往的數(shù)字地形圖最大的不同在于,它實現(xiàn)了屬性與時空數(shù)據(jù)的一體化管理,并同時存儲歷史庫和現(xiàn)勢庫要素;圖形文件和庫文件本質(zhì)上是一套數(shù)據(jù),只需生產(chǎn)庫數(shù)據(jù),就可通過符號化得到圖形數(shù)據(jù),大大節(jié)約了因“圖庫分離”造成的分開生產(chǎn)兩套數(shù)據(jù)的產(chǎn)生的時間和人力成本,提高了生產(chǎn)和更新效率,縮短了更新周期。

3 1∶2 000時空DLG數(shù)據(jù)檢查內(nèi)容與方法

為保障所生產(chǎn)的1∶2 000時空DLG數(shù)據(jù)成果的質(zhì)量,武漢市測繪研究院結(jié)合實際,建立了健全的項目生產(chǎn)質(zhì)量管理體系,制定項目現(xiàn)場負責(zé)人、各工序分項負責(zé)人、技術(shù)負責(zé)人和專職檢查員。嚴(yán)格執(zhí)行“二級檢查一級驗收”制度,自檢互檢要求100%的內(nèi)外業(yè)檢查,專職檢查外業(yè)應(yīng)達到30%、內(nèi)業(yè)達100%;院級檢審要求對最終成果外業(yè)檢查10%、內(nèi)業(yè)檢審30%,經(jīng)全部檢審合格的成果方可上交。

數(shù)字地形圖的質(zhì)量檢查內(nèi)容主要包括數(shù)學(xué)精度、地理精度、屬性精度、數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)正確性、相互關(guān)系、接邊等幾個方面[3,4]。從檢查工序來看,分為內(nèi)業(yè)檢查和外業(yè)檢查。內(nèi)業(yè)檢查主要是檢查要素屬性是否完整,邏輯是否一致;檢查地形圖的數(shù)據(jù)內(nèi)容有無缺失;檢查數(shù)據(jù)的分層、顏色、線型、數(shù)據(jù)格式等是否正確,查看符號、注記、圖面配置等整飾質(zhì)量是否合理。外業(yè)檢查主要是檢查數(shù)據(jù)成果的地理精度,主要通過野外巡查的方式對圖上所繪地物、注記等內(nèi)容,逐一進行檢查核對,找出被檢查圖紙上地物的差、錯、漏以及其坐標(biāo)的精度和各高程點的精度[5]。

對于各種大比例尺數(shù)字地形圖來說,外業(yè)檢查的方法和要點基本相同;但是針對不同格式、不同特點的DLG數(shù)據(jù),內(nèi)業(yè)檢查的內(nèi)容、方法以及側(cè)重點就會有所差異。本文根據(jù) 1∶2 000時空DLG數(shù)據(jù)的實際情況,重點介紹時空DLG庫數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)質(zhì)量檢查的內(nèi)容和方法。主要采取了人機交互檢查、程序自動檢查及人工對照檢查等方式進行了質(zhì)量檢查,檢查流程及內(nèi)容如圖1所示:

圖1 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查流程圖

3.1 庫數(shù)據(jù)程序檢查

維思2.0平臺中自帶數(shù)據(jù)檢查功能,如圖2所示,可以對庫數(shù)據(jù)的投影參數(shù)、坐標(biāo)范圍、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一致性、邏輯一致性、要素編碼必填、必填字段、字典型屬性正確性、有向點方向值、無向點方向值、重復(fù)數(shù)字化、幾何錯誤、等高線相交等項進行批量或單獨檢查。

圖2 思2.0時空地理信息數(shù)據(jù)檢查平臺

通過“批量圖庫檢查”,可以對多幅庫數(shù)據(jù)(或圖庫一體數(shù)據(jù))進行質(zhì)量檢查。檢查完成后,程序會自動生成一個記錄各圖中上述對應(yīng)檢查錯誤數(shù)目的Excel表格,表格中會對存在錯誤的項自動標(biāo)紅,這樣便可直觀地查看整批數(shù)據(jù)的質(zhì)量情況。

通過“圖庫檢查”,可以針對存在數(shù)據(jù)錯誤的圖幅單獨進行檢查,檢查結(jié)果不僅有詳細的錯誤說明,還可定位到對應(yīng)的要素,加粗顯示,以便及時修改。

需要特殊說明的是時間邏輯性檢查。時空數(shù)據(jù)相較于其他空間數(shù)據(jù)而言的一個顯著特點是數(shù)據(jù)帶有時間屬性,那么對于時空數(shù)據(jù)而言,時間屬性的邏輯性檢查是必不可少的。維思2.0平臺中自帶的檢查功能中,有一項是專門進行時間邏輯性檢查。如果被移除的要素、新增加的要素以及原始數(shù)據(jù)中的要素之間存在時間邏輯錯誤,程序會自動進行標(biāo)記,且可定位到具體要素以便及時修改。

3.2 歷史庫完整性檢查

更新后的1∶2 000 DLG時空庫數(shù)據(jù)集歷史庫和現(xiàn)勢庫于一體。更新過程中,新增的要素嵌入到庫數(shù)據(jù)中時會根據(jù)測取時間字段進行標(biāo)識,實地已改變或不存在的要素不能直接物理刪除,而是需要執(zhí)行移除操作,通過設(shè)置特定的時間標(biāo)識將其移入歷史庫中。更新完成后,必須保證歷史庫中要素與之前提供的原始庫保持一致。在維思2.0平臺中,通過“時間回溯”操作,可以使當(dāng)前窗口只顯示出更新前的數(shù)據(jù),再將原始庫數(shù)據(jù)插入到當(dāng)前數(shù)據(jù)中,進行比對,即可發(fā)現(xiàn)歷史庫是否存在要素丟失或者增多,歷史庫完整性檢查如圖3所示。

圖3歷史庫完整性檢查

3.3 數(shù)據(jù)完整性、合理性檢查

首先檢查時空庫數(shù)據(jù)中各要素的編碼、屬性、圖層、拓撲關(guān)系等是否符合規(guī)定。由于庫數(shù)據(jù)通過輸出可直接得到制圖數(shù)據(jù),因此庫數(shù)據(jù)的完整性、合理性直接決定了制圖數(shù)據(jù)的整飾質(zhì)量。將只有點、線、面要素的庫數(shù)據(jù)進行圖庫轉(zhuǎn)換,得到圖庫一體的數(shù)據(jù),檢查數(shù)據(jù)的圖面完整性、合理性。比如圖面注記是否重復(fù),注記的字大、字色是否符合要求,線劃的顏色、寬度等是否符合規(guī)定,相關(guān)要素表示是否匹配(如不依比例尺的噴水池符合與依比例尺的噴水池范圍線配套表示),是否存在要素丟漏或缺失(如部分道路缺中心線,部分道路缺邊線,有的地物缺地類界等),要素之間的相互關(guān)系是否正確(如有的地方要素相互壓蓋、重疊)等等。

3.4 邏輯一致性檢查

主要包括屬性一致性、分層一致性、拓撲關(guān)系正確性、多邊形閉合等。屬性精度主要檢查各要素屬性代碼、名稱及屬性值的正確性,注記的正確性,數(shù)據(jù)分層的正確性。比如兩個一般房屋,其要素編碼、名稱以及分層都必須保持一致,且必須閉合構(gòu)面表示。

3.5 圖庫一致性檢查

對于提交的庫數(shù)據(jù)和制圖數(shù)據(jù),需檢查二者的一致性。由于數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中,會對提交的庫數(shù)據(jù)進行反復(fù)多次檢查,然后返改。部分作業(yè)員由于操作原因,并沒有重新利用最終的庫數(shù)據(jù)來輸出制圖數(shù)據(jù),而是直接上交前期的制圖文件或直接在原制圖文件上進行修改,這樣就會造成圖庫不一致的問題。因此,需要將庫數(shù)據(jù)符號化,并對照制圖數(shù)據(jù)進行檢查,查看二者是否一致。另外,有的庫數(shù)據(jù)中的要素會因為操作不當(dāng)被錯誤移除或誤刪除,通過圖庫轉(zhuǎn)換符號化,對比前期編輯完成的制圖數(shù)據(jù),可以檢查是否有要素錯誤移除或要素漏繪的情況。

3.6 接邊檢查

維思2.0時空地理信息智能處理平臺自帶有接邊檢查模塊,如圖4所示,可對線狀和面狀要素進行接邊檢查,并能自動批處理一些簡單的接邊錯誤。首先,把待接邊的數(shù)據(jù)拼在一起,執(zhí)行“規(guī)范接邊處理”,程序會自動把相互接邊的要素的“接邊GUID”字段值賦為相同內(nèi)容,以便后期進行專題提取融合、縮編融合等。接下來,進行“規(guī)范接邊檢查”,目的是對待接邊要素的幾何拓撲和屬性進行檢查。執(zhí)行完該操作后,會彈出檢查結(jié)果對話框,提示用戶待接邊要素的數(shù)據(jù)情況,如未嚴(yán)格相接,可人工編輯使其嚴(yán)格相接。最后,點擊“規(guī)范接邊編輯”,可對個別待接邊要素的“接邊GUID”尚未一致的要素進行處理。所有接邊問題都處理完后,可以進行“標(biāo)準(zhǔn)圖幅拆分”,將各圖自動拆分成獨立圖幅。

圖4 接邊檢查與處理模塊

此外,還針對該數(shù)據(jù)單獨開發(fā)了功能更加全面的專門接邊檢查程序,可大批量檢查數(shù)據(jù)的接邊問題,并進行錯誤標(biāo)記。

3.7 檢查結(jié)果分析

從不同區(qū)域、不同復(fù)雜程度、不同地貌類型的 1∶2 000地形圖中挑選出12幅數(shù)據(jù)作為樣本來對檢查結(jié)果進行試驗及分析。

(1)結(jié)果表明,維思2.0平臺的質(zhì)量檢查效率較高,且程序完成檢查所需的時間與圖幅的復(fù)雜程度成正比,圖中要素數(shù)量越多,所需檢查時間越長。需要指出的是,雖然檢查時間與要素數(shù)量成正比,但總體來說效率較高,只執(zhí)行圖庫檢查一幅圖的時間最短只需 3 s,最長時間也只要 20 s。

(2)上面提到的各項檢查中,除了歷史庫完整性、圖庫一致性這幾項需要人機互動來進行檢查以外,其余都是平臺自動檢查的。對于圖庫檢查、邏輯一致性檢查、數(shù)據(jù)完整性合理性等檢查,平臺內(nèi)部定義好各種規(guī)則算子,程序只需執(zhí)行對應(yīng)的檢查項就可得到檢查結(jié)果,且檢查的準(zhǔn)確率高達99%以上。對于接邊檢查,檢查結(jié)果跟設(shè)定的接邊閾值有關(guān),如果閾值設(shè)定過大,則檢查結(jié)果中會包含一些非錯誤的結(jié)果;如果閾值設(shè)定過小,則檢查精度較高,但也可能會遺漏一些接邊錯誤。正常情況下,使用程序默認的閾值,檢查結(jié)果精度即可滿足需要。

4 與傳統(tǒng)DLG質(zhì)檢的不同之處

通過分析對比可以發(fā)現(xiàn),針對在維思2.0平臺進行更新得到的圖庫一體時空數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查方法與內(nèi)容,與常規(guī)的數(shù)字地形圖有較大不同。主要體現(xiàn)在如下幾個方面:

(1)歷史庫檢查

常規(guī)的數(shù)字地形圖不存在時間、歷史庫概念,但對于具有歷史庫的時空庫數(shù)據(jù),除了要檢查現(xiàn)勢庫中的要素以外,還要檢查歷史庫的要素。不僅要對歷史庫要素進行屬性、拓撲等檢查,還需要檢查更新后的數(shù)據(jù)中的歷史庫要素是否與更新前提供的歷史庫一致。因為更新前后,變化的只是新增或修改的要素,對于實地已經(jīng)不存在的要素,是不會直接進行物理刪除的,而是通過設(shè)置時間標(biāo)識移除到歷史庫中。通過時間回溯操作,可還原顯示更新前的歷史庫要素。

(2)時間邏輯性檢查

由于時空數(shù)據(jù)庫比常規(guī)數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)多了時間屬性,所以在進行質(zhì)量檢查的時候,必須對各要素的時間邏輯性進行檢查。如果各要素的時間屬性相互矛盾或存在不合理的情況,那么無法正確體現(xiàn)歷史庫、現(xiàn)勢庫的區(qū)別,數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時效性也無法保證。

(3)圖庫一致性檢查

常規(guī)的數(shù)字地形圖一般都是圖庫分離的狀態(tài),圖文件和庫文件是獨立存在的。而圖庫一體時空數(shù)據(jù)庫,只需要生產(chǎn)一套數(shù)據(jù)庫文件,就可以通過輸出操作得到制圖文件,即一套數(shù)據(jù)兩套成果。因此,原則上來說,最終的制圖文件和庫文件應(yīng)該是保持一致的。但由于操作不當(dāng)或其他原因,可能存在圖庫不一致的情況。所以,必須對最終提交的兩套成果進行圖庫一致性檢查。如果二者不一致,則需要進行數(shù)據(jù)處理,重新輸出制圖文件,保持圖庫一致性。

5 結(jié) 論

數(shù)字地形圖的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域越來越廣,數(shù)字地形圖的質(zhì)量對城市的發(fā)展發(fā)揮著越來越重要的作用。數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查是進行數(shù)據(jù)成果質(zhì)量控制的關(guān)鍵步驟,在數(shù)字地形圖生產(chǎn)、更新過程中必不可少。對于新的時空數(shù)據(jù)、圖庫一體數(shù)據(jù),其質(zhì)量檢查過程有著更高的要求。為了保證數(shù)據(jù)成果的質(zhì)量,必須建立完善的質(zhì)量監(jiān)控體系,形成科學(xué)、合理的質(zhì)量檢查方法與流程,嚴(yán)格把控質(zhì)量檢查的各個環(huán)節(jié),確保數(shù)據(jù)成果的質(zhì)量,提高數(shù)據(jù)成果的應(yīng)用范圍和使用效率。

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