賈 斌，李鵬輝，李 蕾*，周自翔，李 昱，劉文濤

（1.西安市勘察測繪院,陜西 西安 710054；2.西安坐標原點地理空間研究院有限公司，陜西 西安 710054；3.西安科技大學測繪科學與技術學院，陜西 西安 710600；4.中國建筑西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610052）

隨著社會的不斷發(fā)展與變革，人們對地理數(shù)據(jù)的要求也在不斷提高，如國土資源“一張圖”工程便是將多種應用的功能疊加，以構(gòu)建統(tǒng)一的綜合管理平臺[1-2]，因此，對于地理空間數(shù)據(jù)庫的質(zhì)檢平臺設計顯得十分必要。而只有建立高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫，才能更好地為后續(xù)規(guī)劃與建設服務[3-4]。

數(shù)據(jù)質(zhì)檢系統(tǒng)保證了數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查，很好地提高了地理信息數(shù)據(jù)入庫的效率[5-7]。質(zhì)量檢查是地理數(shù)據(jù)質(zhì)量控制中不可缺少的環(huán)節(jié)，現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫質(zhì)檢軟件通常為某一特定項目設計，缺乏靈活性[8-14]。不僅如此，數(shù)據(jù)庫設計也是一個不斷優(yōu)化的過程[15]，需要多方面的支持和配合才能完成[16-17]。

論文針對數(shù)據(jù)庫的一般操作人員設計地理空間數(shù)據(jù)庫質(zhì)檢平臺，以關聯(lián)屬性字段、提示屬性字段及空間關系為考量依據(jù)，對程序集結(jié)構(gòu)合理性再構(gòu)思，期望設計出方便解析、易于移植、易于表達、主次分明的對象序列化平臺。

1 數(shù)據(jù)庫質(zhì)檢平臺分析

地理空間數(shù)據(jù)庫質(zhì)檢平臺的設計主要包括空間屬性質(zhì)量檢查、空間圖形質(zhì)量檢查以及關聯(lián)檢查。對于空間屬性質(zhì)量檢查主要是對數(shù)據(jù)表的檢查，首先是對接mdb、gdb以及shp數(shù)據(jù)，在獲取數(shù)據(jù)實例后應區(qū)分路徑、區(qū)別特征以及子內(nèi)容特征；其次是自定義關系規(guī)則（長度規(guī)則、唯一性規(guī)則、空規(guī)則、身份證規(guī)則、包含性規(guī)則、單字段值規(guī)則、多字段值規(guī)則、多表多字段關系等）；最后是對數(shù)據(jù)表再進行進一步檢查?？臻g圖形質(zhì)量檢查主要是針對圖形的拓撲檢查，是基于九交模型對圖形與圖形相互之間的內(nèi)部、邊界與外部關系模擬分析（包含、覆蓋、交叉、分離、封套相交、相等、內(nèi)部、相交、重疊、接觸及包含于等關系），逐一篩檢，檢查圖形拓撲關系的合理性與正確性。而關聯(lián)檢查是檢查圖形與屬性之間的一致性與完整性，主要有邏輯一致性檢查和完整性檢查等。其質(zhì)檢平臺總體設計流程圖，如圖1所示。

圖1 質(zhì)檢平臺設計流程圖

2 質(zhì)檢平臺設計

2.1 空間屬性質(zhì)量檢查

基于Data Table進行數(shù)據(jù)檢查，是對非空性質(zhì)（無值或非空）、唯一性（單子段或多字段）、長度、范圍多字段關系、包含性、連接字符串等內(nèi)容進行全字段的字典檢查。其中，多字段關系檢查主要包括文本字段關系檢查與數(shù)字字段關系檢查；包含性檢查主要是檢查字段的起始包含、結(jié)束包含及任意包含；連接字符串檢查即根據(jù)條件提取信息，如不動產(chǎn)單元號的檢查與提取，就需先獲取區(qū)域內(nèi)所有戶號為00001的不動產(chǎn)單元號信息，再逐一獲取剩余戶號信息，而論文將空間屬性質(zhì)量檢查主要分為單屬性表檢查與多屬性表檢查進行設計。

2.1.1 單屬性表檢查

單屬性表檢查包括單表單字段檢查和單表多字段檢查，以唯一值即唯一指定值與組合字段唯一值為檢查規(guī)則，分別對數(shù)字類型與文本類型進行檢查。數(shù)字類型檢查包括介于與未介于，等于與不等于，大于、小于、不大于且不小于等內(nèi)容檢查；文本類型檢查包括包含與不包含，始于與止于，等于，長度，效率等內(nèi)容檢查。而主要檢查關系有字段唯一性檢查、字段內(nèi)容長度檢查、字段信息包含檢查、字段內(nèi)容字典檢查、多字段關系檢查、字段內(nèi)容等于檢查及字段內(nèi)容范圍檢查。其中，字段唯一性檢查又包括單字段檢查和多字段檢查；字段信息包含檢查又包括字段內(nèi)容起始檢查、字段內(nèi)容結(jié)束檢查及字段內(nèi)容包含檢查；字段內(nèi)容字典檢查又包括字段全內(nèi)容字典檢查和字段部分（指定位置）字典檢查；多字段關系檢查又包括文本字段組合檢查和數(shù)字字段計算關系檢查。

2.1.2 多屬性表檢查

多屬性表檢查主要是指多表關聯(lián)檢查，包括多表單向關聯(lián)檢查和多表雙向關聯(lián)檢查，分別是對數(shù)字類型與文本類型進行檢查。數(shù)字類型檢查是指對數(shù)字求和判斷檢查、數(shù)字差檢查、數(shù)字均值檢查、數(shù)字方差檢查、數(shù)字有效個數(shù)檢查等；文本類型檢查是指對文本組合檢查，文本拼接檢查等。

2.2 空間圖形質(zhì)量檢查

圖形檢查與屬性檢查不同，常規(guī)的拓撲檢查首先需要加載默認的檢查規(guī)則；其次需要在創(chuàng)建的地理數(shù)據(jù)庫中添加要素數(shù)據(jù)集，并根據(jù)相應的規(guī)則循環(huán)創(chuàng)建所需拓撲規(guī)則，添加規(guī)則要素集并添加拓撲規(guī)則信息；最后需要獲取并設置拓撲檢查范圍（默認全庫、全范圍檢查），或可根據(jù)其數(shù)據(jù)空間參考關系靈活設置所對應的范圍。

論文對其平臺設計的圖形檢查主要分為一般拓撲規(guī)則檢查和定制拓撲規(guī)則檢查。一般拓撲規(guī)則檢查包括圖斑檢查，自相交檢查及點線面關系檢查；定制拓撲規(guī)則檢查主要包括節(jié)點距離檢查與角度檢查，將統(tǒng)一分為點關系檢查，線關系檢查，面關系檢查以及點、線、面關系檢查進行分述。

2.2.1 點關系檢查

方法二：將a,b看成一元二次方程x2=3x-1的兩根，用根與系數(shù)的關系分別求出a+b,ab的值代入式子得到18．

點關系檢查主要包括點懸掛檢查、鄰近距或區(qū)域檢查及點線距檢查，其過程包括三步：第一步，獲取總圖點集幾何數(shù)據(jù)；第二步，分點單項檢查指定范圍內(nèi)的點集；第三步，并行分治檢查輸出結(jié)果。

2.2.2 線關系檢查

線關系檢查主要包括夾角檢查、閉合檢查、相交檢查、自相交檢查、重疊檢查、線懸掛檢查、偽節(jié)點檢查及縫隙檢查等，主要以構(gòu)線去重、距離控制為原則。其具體過程包括三步：第一步，獲取鄰近點線距及總圖邊線集等幾何數(shù)據(jù)；第二步，分析以一點圓心構(gòu)成的圓與多段線形成的切割關系，描述最小位置，命令線段中節(jié)點個數(shù)逐點返回，構(gòu)造結(jié)果集；第三步，對開始（臨界值）位置進行描述，求交點并進行多線細化操作。

2.2.3 面關系檢查

面面關系錯綜復雜，不僅需要分析同一圖層面面關系，而且需要分析不同圖層之間的面面關系。因此，基于九交模型，分析面關系檢查類型，面A的內(nèi)部、邊界、外部和面B的內(nèi)部、邊界、外部分別對應不同的關系類型，可得出以下幾種關系：面重疊關系、面相等關系、面相交關系、面交叉關系、面包含關系、面包含于關系、內(nèi)部關系、封套相交關系、接觸關系以及分離關系等。面重疊關系與面相等關系即是兩個面的邊界和內(nèi)部相交或具有相同的邊界和內(nèi)部；面相交與面交叉關系即是兩個面沒有分離，一個面的內(nèi)部和另一個面的邊界和內(nèi)部相交，但是它們的邊界不相交；面包含關系即是一個面的內(nèi)部完全包含了另一個面的內(nèi)部和邊界；面包含于關系是指一個面的內(nèi)部和邊界完全在另一個面的內(nèi)部；內(nèi)部關系是指一個面在另一個面的內(nèi)部，但是與其邊界不接觸；封套相交關系是指兩個面的外邊界圖形相交；接觸關系是指兩個面的邊界相交，但是內(nèi)部不相交；分離關系是指兩個面的邊界和內(nèi)部不相交，其具體檢查類型如表1所示。

表1 面關系檢查類型

2.2.4 點、線、面關系檢查

2.3 關聯(lián)檢查

2.3.1 邏輯一致性檢查

地理空間數(shù)據(jù)的邏輯一致性檢查是指地理數(shù)據(jù)關系上的可靠性，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)內(nèi)容和拓撲性質(zhì)上的內(nèi)在一致性。而對地理空間數(shù)據(jù)庫的邏輯一致性檢查主要是檢查數(shù)據(jù)屬性與相應的幾何屬性是否一一對應，是否存在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式和屬性編碼混亂，以及是否有遺漏等問題。

2.3.2 完整性檢查

數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是由外界輸入，而數(shù)據(jù)的輸入往往由于種種原因，會造成輸入無效或錯誤，使數(shù)據(jù)喪失完整性。而對于地理空間數(shù)據(jù)庫的完整性檢查主要是檢查數(shù)據(jù)屬性與相應的幾何屬性是否有缺失或多余，以及是否缺少圖層信息或其他信息。

3 多線程加載數(shù)據(jù)優(yōu)化展示

基于文章設計，加載了5個地理數(shù)據(jù)表，共7 215條屬性數(shù)據(jù)，對此進行多線程優(yōu)化速率測試。比較可知，開啟4線程比非多線程耗時縮短了16.5 s，CPU使用率降低了1%，運行率提升了13%；開啟8線程比非多線程耗時縮短了17.5 s，CPU使用率降低了1%，運行率提升了19%；總體速率提升了58.6%，如表2所示。

表2 多線程優(yōu)化速率測試表

4 結(jié)語

地理空間數(shù)據(jù)庫應用廣泛，使其質(zhì)量檢查的要求更全面、具體。論文針對不同質(zhì)檢內(nèi)容與屬性，提出地理空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的設計思路，將地理空間數(shù)據(jù)庫質(zhì)檢平臺的設計分為空間屬性質(zhì)量檢查、空間圖形質(zhì)量檢查以及關聯(lián)檢查三部分?？臻g屬性質(zhì)量檢查主要是字段檢查，主要有文本檢查和數(shù)字檢查兩部分；空間圖形質(zhì)量檢查有點關系檢查、線關系檢查、面關系檢查以及點線面相互關系檢查；關聯(lián)檢查包括邏輯一致性檢查和完整性檢查，三部分檢查設計相輔相成、互為補充，且具有較高的應用價值。