面向时空对象的警用标准地址数据库质检研究及其软件实现

吴非权，王学华，谭宁生，冯金锐，杜超利

(1. 公安部第一研究所，北京 100048； 2. 北京中盾安全技术开发公司，北京 100048)

Quality Review Research and Software Realization of ST Object-oriented Police

Standard Address Database

WU Feiquan，WANG Xuehua，TAN Ningsheng，FENG Jinrui，DU Chaoli



面向时空对象的警用标准地址数据库质检研究及其软件实现

吴非权1,2，王学华1，谭宁生1,2，冯金锐1,2，杜超利1,2

(1. 公安部第一研究所，北京 100048； 2. 北京中盾安全技术开发公司，北京 100048)

Quality Review Research and Software Realization of ST Object-oriented Police

Standard Address Database

WU Feiquan，WANG Xuehua，TAN Ningsheng，FENG Jinrui，DU Chaoli

摘要：研究了面向时空对象的警用标准地址数据库的质检关键技术及其软件实现，是针对新一代警用地址数据库的定制化质检解决方案。本文提出的技术和实现在实际警用地址质检应用中发挥了现实作用，并可为其他社会部门地址质检管理提供参考。

关键词：标准地址；时空对象；PGIS

标准地址库是警用地理信息系统建设的重要组成部分[1],有了规范、全面、高质量的标准化地址库，才可以在其基础上进一步搭建地址管理服务、地址匹配服务、反地址匹配服务、地址引用服务、地址查询服务等一系列的地址管理与应用服务，才能进一步基于地址实现公安业务数据匹配上图，以及在公安警务实战中进行报警地址定位和为公安数据的地址信息标准化提供数据参考。在公安信息融合集成的公安实战中，标准地址可以在以“地”为纽带的公安数据整合中发挥关键作用，是警用空间数据中心地址数据管理的一个关键软件。由于标准地址具有位置参考作用，标准地址库数据质量的好坏，将决定地址库的实际应用效果，也是警用地理信息系统(PGIS)发挥空间信息支持作用的关键。因此，对标准地址库的数据质量检查进行系统研究及软件实现与应用无疑对警用地理信息理论和提升标准地址库的质量具有重要的理论意义和实际应用价值。

一、标准地址质量问题研究现状

国内研究人员对地址的质量问题来源进行了分析，认为地址质量问题存在的原因有地名地址体系混乱、标准规范缺乏统一、地址编码软件工具中地址表述方式多样、缺乏质量监督措施、数据库设计落后，以及地址数据采集和整理方法各异等[2]。江洲等对标准地址的通用指标体系进行了研究[3-5]；国外的地址质量研究总体关注地址匹配后的空间数据精度分析方面[6-9]。总体上来说， 由于国内标准地址管理的粗放及地址信息化总体的滞后，地址的质量问题也是随着GIS的发展，特别是警用地理信息系统的发展，才得到越来越多的重视；此外，由于中文地址的特殊性，其研究主体在国内，而由于原有地址一般仅将其看成一个分割的字符串、带坐标的位置属性，是对标准地址的原始描述，因此其数据质量研究也由于其地址模型的过于简单、信息含量低而具有局限性。

二、面向时空对象的警用标准地址模型

本文中的地址采用的是面向时空对象的地址模型，即地址是对象，有相关属性，包括空间属性、编码属性、时间属性和其他属性，且具有生命周期。地址对象的描述由多个地址元素组成，地址元素也具有时空属性和生命周期；且与地理实体关联，即主要包括行政区划实体、街路巷实体和建筑物实体等。该模型中的地址对象、地址描述及地址元素间的关系，以及地址描述与地址元素关系如图1、图2所示。

图1　地址对象、地址描述及地址元素间的关系

图2　地址描述与地址元素的关系

三、质检指标确定

本文对标准地址的空间特征、时间特征和属性特征等进行了全面分析，并结合地址数据的相关标准、生产流程等，研究确定质量控制工作的检查内容与指标、技术方法、作业流程等，筛选出11个标准地址数据质量检查项，见表1。

表1　标准地址质检指标

上述指标除了包括对一般意义上的地址属性质检指标外，还充分考虑了地址的时空对象特性，如地址实体相关属性检查、地址元素父子关系、地址与地址元素的关系，以及地址生命周期状态等作为质检指标。

四、质检关键技术

1. 基于“任务—检查—核对—定位—修改—评价”的地址数据质量控制模式

为了提高地址质检的系统性，采用如图3所示的地址数据质量控制模式，实现地址质检设计、程序检查、交互核对、错误定位、编辑修改和质量评价等质量控制一体化业务流程。

2. 基于“规则、方案、任务”的地址质检机制

该机制的含义是每次质检工作可以用一个质检任务来执行。任务包括质检方案、质检数据和质检输出3项。质检方案则由质检规则组成；可以定义不同的规则组合，构成不同的质检方案；而在具体执行质检任务时，又可以选择不同的方案。这种设计类似于软件访问控制中注明的基于角色的访问控制(RBAC)，实现任务、方案和规则的解耦，实现规则和方案的灵活组装，可以适应不同需求的质检任务，如图4所示。

图3　地址数据质量控制模式

图4　基于“规则、方案、任务”的地址质检机制

具体的质检规则如图5所示。地址的时间特性、空间范围、质检功能及质检指标共同构成质检规则。

图5　质检规则

3. 基于空间拓扑计算的地址重复和地址所属辖区检测

采用地址同名，以及建立空间索引、进行距离计算和拓扑分析对地址进行地址是否重复的质检如图6所示；建立辖区HASH索引，以及辖区快速定位和拓扑计算来进行地址是否包含在辖区的范围内的质检如图7所示。

图6　标准地址重复检测

图7　标准地址辖区检测

4. 基于有限状态机的地址组合规则和生命周期质检

考虑到地址组成单元类型，以及生命周期状态类似有限状态机的节点之间具有依赖关系，本文采用有限状态机来表达地址组合规则和生命周期状态，并依据有限状态机进行质检。

有限状态机是表示有限个状态，以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。

根据标准中的地址组合规则构建的地址组合有限状态机，如图8、图9所示。

图8　地址组合规则有限状态机

图9　地址状态有限状态机

通过构建上述有限状态机，结合输入条件对有限状态机上的路径进行过滤，从而实现对地址组合规则和生命周期是否符合要求的质检。

五、质检软件设计与实现

本文在上述研究的基础上，进行了地址库质检软件的设计与实现，基于JAVA SWT框架开发，系统架构如图10所示。

图10　质检工具系统架构

此工具遵守MVC模式进行设计，将整个系统分为界面层、数据处理层、数据访问层。其中，界面层负责与用户进行交互，获取用户的操作请求，为用户展示地图和属性信息；数据处理层负责对地址数据进行处理、对质检方案进行管理、按照质检方案进行质检、生成质检结果等；数据访问对象负责和底层数据库进行通信，实现对数据库的控制。Oracle数据库负责对标准地址数据的持久化存储，其中空间数据部分采用SDO_Geometry抽象数据结构进行存储。软件主要界面如图11所示。

图11　质检工具系统界面

六、结论与展望

本文标准地址质检流程和方法是针对警用面向时空对象的地址模型对应的地址库定制的解决方案，提供了全面的质检指标、体系化的质检规则、灵活的质检功能。该软件在若干个试点公安局进行了实地应用，为公安机关掌握地址库的质量状况，进行民警工作考核，以及为领导提供决策支持方面起到了关键支持作用。但该软件目前还比较独立，还没有串入数据采集、管理和应用等不同的业务环节中，下一步将考虑质检后的地址处理，将其推送到地址采集系统中，进一步核实完善；此外该软件的质检评估还不完善，需进一步完善质检评估功能，并将质检评估与警员绩效考核系统进一步深度关联。通过上述两部分优化，可实现地址数据质量控制体系的更加完备，有利于问题数据的进一步确认和修改落实。

参考文献：

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[2]叶海波. 城市地址编码的技术及应用[D]. 北京：中国石油大学，2009:30-33.

[3]江洲，李小林，刘碧松. 地理信息系统地址编码技术局标准化研究[J]. 世界标准化与质量管理，2007(5):22-25.

[4]杜浩强. 地名地址数据质量评价方法探讨[J]. 测绘与空间地理信息,2014，37(10):209-211.

[5]秦学秀. 地名数据的3种形式及其质量要求[J]. 测绘通报，2011(10):68-69.

[6]CUI Y. A Systematic Approach to Evaluate and Validate the Spatial Accuracy of Farmers Market Locations Using Multi-geocoding Services[J]. Applied Geography, 2013(41): 87-95.

[7]JONESL R R, DELLAVALLE C T, FLORY A R. Accuracy of Residential Geocoding in the Agricultural Health Study[J].International Journal of Health Geographics, 2014(13):37.

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[9]GLODBERG D W, BALLARD M, BOYD J H. An Evaluation Framework for Comparing Geocoding Systems[J]. International Journal of Health Geographics, 2013(12):50.

引文格式： 吴非权，王学华，谭宁生，等. 面向时空对象的警用标准地址数据库质检研究及其软件实现[J].测绘通报，2016(1)：53-56.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0013.

作者简介：吴非权(1979—)，男，博士，副研究员，主要研究方向为警用地理信息分析与应用。E-mail：wufeiq@163.com

基金项目：十二五国家科技攻关项目(2012BAH35B01);公安部第一研究所重点项目(A13012)

收稿日期：2014-12-16

中图分类号：P208

文献标识码：B

文章编号：0494-0911(2016)01-0053-04