地下空间设施普查数据质量检查关键技术研究与评价

梁 晨，罗志清，易鹏飞



地下空间设施普查数据质量检查关键技术研究与评价

梁 晨，罗志清，易鹏飞

（昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093）

本文根据地下空间建（构）筑物数据特点详细阐述了地下空间质量检查的流程以及方法步骤，并对相关的地下空间数据质量检查关键技术流程及方法进行了总结。针对当前地下空间数据库数据质量检查的多属性、数据量大的特性，结合FME软件的多种转换器简单易编辑的特性，实现地下空间数据质量的部分检查工作。在明确数据处理流程及精度要求的前提下，利用FME模块式开发不失为一种比高级程序编写更为简单易操作的手段。

质量检查；地下空间；FME；关键技术

0 引言

近年来，随着我国城市人口不断增长，提高城市空间利用率早已迫在眉睫。城市地下空间资源充分利用成为城市空间资源配置提升城市环境承载能力的有效手段之一。地下空间普查通过摸清城市地下空间现状并建立地下空间信息数据库的手段，为城市空间规划和管理提供数据支撑，对改善城市生态环境，提高城市空间利用率，提高城市防灾能力有着重要意义[1]。我国多个城市已开展地下空间普查工作，地下空间建（构）筑物普查内容主要包括地下交通、公共服务、工业仓储、人防、地下居住设施等的地下空间地址、名称、建筑结构、建筑用途、使用年限，平面位置以及高程、面积等相关属性[2]。地下空间普查数据是建立地下空间数据库的重要数据。本文基于昆明市地下空间建（构）筑物普查成果数据对地下空间质量检查方法进行研究并设定质量检查方法，评定地下空间普查成果质量。确保地下空间数据入库内容的准确性。

目前国内已经有不少专家学者对空间数字相关产品的的质量检查控制以及评价系统做了大量的研究工作，并通过国家测绘局2008年颁布的《数字测绘成果质量检查与验收》（CH/T18316-2008）行业标准对大部分的空间数据质量成果检查系统进行了质量检查评价系统的模块开发。

本文基于对昆明市五华区地下空间普查成果质量检查方法及评价体系进行总结和对当前缺陷进行整理归纳，针对人机交互检查方法做出重点阐述。本文研究数据来源测区范围属于高原平坝地形，范围内交通发达，建筑物密集，是以后城市规划和防灾减灾的重点区域，数据质量的高低对今后的数据更新、管理与应用有着重要的影响。所以对地下空间测量数据质量有着严格的要求。当前地下空间普查项目具有测量作业范围广，空间关系复杂，数据处理流程繁杂的特点。

地下空间普查数据质量检查的具体内容有：数学基础、平面以及高程精度、数据要素的完整性、数据库质量以及资料的完整性以及整饰质量。

1 地下空间数据质量检验方法

当前数字测绘产品质量检查大致有以下几点内容[3]：

（1）原始资料的正确性、完整性检查；

（2）硬件质量及数据处理软件是否达到所需的技术标准；

（3）数据质量：数学基础即大地基准、高程基准、地图投影是否符合要求；平面位置三维坐标精度是否符合要求；

（4）数据库数据格式以及命名是否符合设计要求；

（5）参考的相关资料现势性是否符合要求；

（6）图件格式及命名是否符合设计书要求；

（7）附件附属资料是否错漏。

随着质量检查软件的不断增多，数据质量检查开始从传统的人工检查逐渐过渡到数据质量软件检查。但是由于质量检查项目繁多，有很多是程序难以实现的质量检查的功能还需要人工进行检查校对。所以，现阶段数据质量检查工作大多是人工与计算机软件相结合从而在可控性好的前提下实现数据质量检查自动化提高工作效率。

地下空间数据质量检验是有内业成果质量检查和外业成果质量抽查组成。本次地下空间数据检验是依据GB/T 24356—2009《测绘成果质量检查与验收》对测量成果进行100%的内业检查和10%的外业抽查。

外业数据检查主要是采用现场巡视以及重新架设仪器测量等方式对控制点精度、地建边长精度是否符合要求以及对地建属性的正确性进行检查。

内业数据检查主要是针对图根导线计算资料以及成果图上标注的相关属性以及格式的正确性核查；数据库中数据逻辑是否一致、空间数据精度以及属性数据精度是否符合指标、质量检查检核点较差是否满足等数据质量要求进行综合评估。

2 地下空间数据检查内容

2.1 数学精度检查

控制测量检查内容：二级点的平面相对检测中误差以及高程检测中误差、图根点的平面检测中误差以及高程检测中误差。检查方式为实地核查后进行内业数据处理对比原数据进行分析评估。

测量精度检查内容：地下空间平面位置测量中误差及边长中误差、地下空间地坪高测量中误差、地下空间净空高测量中误差。检查方式为实地核查后进行内业数据进行处理对比原数据进行分析评估。

2.2 图表资料检查

表格及记录：主要包括地下空间设施分类信息检查、地下空间设施、竖向设施调查信息检查两项。检查方式为外业实地核查对比测量数据及属性正确性。

图件：主要是对总的平面图、分层平面图图面进行检查。

2.3 数据文件检查

主要是对数据库的数据结构、数据完整性、数据逻辑一致性以及数据表征质量检查；图件的地下空间设施分层设色、符号、线型以及图廓整饰质量检查；地下空间元数据质量检查；文件命名是否符合设计书规定。在数据完整性、逻辑一致性上，由于数据量较大，可以考虑先使用FME软件通过设定适当的转换器从而进行快速检查过滤掉数据库中地下空间数据中的错误信息如：编码重复、属性缺失、字段错漏等等。

2.4 资料质量检查

资料完整性：主要是对提交的各项成果报告的内容、格式、数据完整性进行全面检查。

整饰规整性：对归档资料的完整性进行检查。

3 实验数据分析

本次实验数据分析是从90个地下空间中抽取10个地下空间样本，分别从空间参考系、位置精度、属性精度、数据完整性、逻辑一致性、表征质量、附件质量七个方面进行评分，然后按照不同权重计算出总分数进行质量评估。

3.1 数学基础检查

检查内容：坐标系统以及高程基准是否正确。

3.2 数学精度检查

相关测量技术指标数学精度要求及质量检查检核公式如下：

GNSS RTK二级控制点测量平均边长为300 m，最弱点相对于起算点点位中误差≤±5 cm，相邻边检测边长较差相对误差不超过1/7000。外业检核采用重新架站测量的方法，重复测量检核点的平面点位中误差≤5，计算公式为：

高程控制测量采用似大地水准面精化模型获取控制点高程，高程中误差不超过±3.0 cm，检测高程较差不超过±6 cm。

地下建筑物实测边长200 m以下测距中误差不得超过20 mm，实测200 m以上边长较差相对中误差不得超过1/7000。

数学精度统计结果如下表：

表1 数学精度统计表

Tab.1 Mathematical accuracy statistics table

3.3 图表及文件资料检查

图表质量检查主要是人工核查，核查内容有：出入口、通道、竖井朝向错误及漏测；出入口、通道、竖井、净空高属性错误及数据精度；地建名称书写是否规范；分层图绘制是否符合规范。

资料质量检查主要是检查资料的完整性以及格式的正确性检查。

3.4 数据文件检查

主要检查地下空间设施分层设色、符号、线型以及图廓整饰是否符合规定、地下空间元数据完整性以及错漏、文件命名正确性。上述检查主要是人工进行核查。

数据库的结构完整性、数据完整性以及数据逻辑一致性以及数据表征质量的检查具有工作量大、属性繁杂的特点，人工检查工作量较大，所以采用人机交互协查的方式进行质量检查工作。

FME（Feature Manipulate Engine）是一款由加拿大Safe Software公司开发的空间数据转换系统。它可以连接300+种空间/非空间数据格式，并提供400+种不同功能的转换器进行数据处理。该软件通过选择合适的转换器，设置合适的阈值构建数据质检架构以实现数据筛选、数据对比以及数据输出功能，从而完成质量检查工作。FME是通过对每个检查项定制一个专属的质检模板，来实现数据质量检查。基于FME易用性和高效的数据处理能力以及可维护的特性，在某种程度上大大提高数据质量检查的效率，减少质量检查成本。

图1 数据检查流程图

以昆明市五华区地下空间普查数据中的Pass­age属性检查为例进行数据库常规检查，以下为设计思路及步骤：

（1）首先确定检查项，如：属性值填写的错漏、长度是否符合要求以及阈值等；

（2）设置各设施类型的数据库通道列表为读模块；

（3）对各类设施添加Tester转换器完成对PassageID命名一致性检查；

（4）通过AttributeKeeper（属性保留转换器）提取各类设施Passage列表中需检查的属性；

（5）添加Tester转换器检查ID字符长度、地建标识码标识码字符长度是否符合数据标准；对通道的长宽属性设置阈值；

（6）添加DuplicateFilter转换器，完成重复编码检查；

（7）选取AttributeCreator转换器将检查结果添加检查错误名称；

（8）添加写模块，选择添加要输出的要素列表并添加输出路径及输出文件格式。

下图为地下空间各层属性表Passage（通道）为检查实例：

图2 通道检查设计实例

检查将以Excell表的形式输出到指定文件夹：

图3 地下空间通道错误信息汇总表

地下空间数据通过上述测试可以看出，利用FME针对地下空间数据大数据量，属性繁多的特点进行质量检查，大大提高了工程质量以及缩短了质量检查时间，不仅在质检方面，更是可以在地下空间工程测量中作为成果数据提交前的初步检核手段，减少成果数据错误量，起到缩短工期的效果。

但是该方案还是有很大的局限性。首先，在数据更正方面很大一部分还是需要人工去排查与修改；其次，阈值的限定值需要根据实际生产测量数据来确定；最后，一个统一的、可简单设置各项阈值参数的地下空间数据库质量检查整体模板需要研究开发。

3.5 成果质量评定

根据《测绘成果质量检查与验收》加权平均分评分模式将各项质量检查结果数据分配合适的权重进行评分，本次检验批一共90个样本，从中选取10个样本，其中质量为优的有4个；质量为良的有6个，最终质量判定为良。

表2 质量元素权重分配表

Tab.2 Weight distribution table of quality elements

4 结语

目前国内的空间数据质量检查标准大致相同，但是目前地下空间数据质量检查方法在软件化方面还有待研究。人工质量检查在很多方面有着不可替代的作用，但在同标准、大数据量的数据质量检查中需要通过软件实现大部分的检查工作以减少工作量。例如：在数据库、图件等属性以及逻辑性检查方面可以借助FME得以快速实现。FME软件与各个地理空间数据管理平台相结合可以实现数据库的数据录入、检查以及筛选工作。今后还可以利用FME DataInspector模块可以实现数据可视化，利用FME Server实现空间数据交换，甚至可以进一步的利用Plug-in SDK模块开发出地下空间数据质量检查系统，实现数据的快速更新安全管理。这些都是今后笔者所研究的方向。

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Research and Evaluation on Key Technologies for Quality Inspection of Underground Space Facilities

LIANG Chen, LUO Zhi-qing, YI Peng-fei

(Faulty of Land and Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China)

Built according to the underground space, physical characteristics of the data in detail the procedures in process and quality inspection, underground space and the key technology related to underground space data quality checking process and method are summarized.In view of the current underground space database of multiple attribute data quality checks, a large quantity of data characteristics, combining with a variety of FME software characteristic of simple and easy to edit, and realize the underground parts of the spatial data quality inspection work.On the premise of clear data processing process and precision requirement, developing with FME module is a simpler and easier method than advanced programming.

Quality inspection; Underground space; FME; Key technology

p20

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.08.030

梁晨(1993-)，男，昆明理工大学国土资源工程学院硕士研究生，研究方向为3S集成与应用；罗志清(1963-)，男，副教授，主要研究方向：数字化测图及GIS应用研究；易鹏飞(1990-)，男，助理工程师，主要研究方向：GIS与工程测量的应用与研究。

本文著录格式：梁晨，罗志清，易鹏飞. 地下空间设施普查数据质量检查关键技术研究与评价[J]. 软件，2018，39（8）：145-149