基于维思2.0的时空DLG数据质量检查方法

张敏，郑凤娇，石淼，李盼盼，魏致富，周旭

(1.武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022； 2.中国电子科技集团公司第二十八研究所，江苏 南京 210007)

1 引 言

大比例尺数字地形图产品在国民经济建设、城市规划、国土管理、地理信息系统建设等方面发挥着重要作用，其生产过程及数据质量的好坏直接影响到数字地形图产品在各个领域的应用。为了获取准确性高的数字地形信息，强化数字地形图的生产过程管理，加强对数据的检查校对，全面、客观地评价数字地形图质量就成了数字地形图生产过程中一个至关重要的环节[1，2]。

本文以1∶2 000时空DLG数据为例，介绍了集历史库与现势库于一体的时空数字地形图的质量检查内容与方法以及它与传统的DLG数据质量检查的不同之处。

2 维思2.0平台及1∶2 000时空DLG数据概况

2.1 维思2.0平台概况

“维思2.0”是武汉市测绘研究院在AutoCAD Map 3D软件下进行二次开发的时空地理信息智能处理和检查平台，它将计算机辅助设计(CAD)和地理信息系统(GIS)结合在一起，可以维护地理要素的各种空间和属性信息，集数据采集、编辑、属性录入、入库、质检、出图等多功能于一体。该平台实现了不同时期的时空地理信息实时空间位置定格，实现了时空地理信息采集与数据录入同步以及非时空地理信息数据模型的历史数据录入同步，成功地解决了在标准化图形数据生产的同时实现数据库建设的时空地理信息一体化生产问题，实现了数据编辑和数据检查的互关联。

2.2 1∶2 000时空DLG数据概况

随着武汉市城市建设的快速发展、各领域对地理信息数据需求的变化以及智慧城市的建设，建立时空信息数据库成为城市时空信息云平台建设的核心和首要任务。为此，武汉市测绘研究院在十二五期间组织开展了武汉市系列比例尺数字地形图时空数据库建库及更新工作。经过研究和实践，解决了图形模式和数据库模式互逆表达的时空DLG数据一体化生产问题，实现了“先库后图、图库联动、联动更新”的技术转型。

根据“图库一体，图库联动”模式生产的 1∶2 000时空DLG，本质上是生产一套兼具空间特征、属性特征、时间特征的时空数据库，再通过符号化输出直接得到对应的制图数据文件，即只需要生产一套数据库DLG，就可以得到一套数据库成果和一套制图文件成果。

此DLG数据与以往的数字地形图最大的不同在于，它实现了属性与时空数据的一体化管理，并同时存储历史库和现势库要素；图形文件和库文件本质上是一套数据，只需生产库数据，就可通过符号化得到图形数据，大大节约了因“图库分离”造成的分开生产两套数据的产生的时间和人力成本，提高了生产和更新效率，缩短了更新周期。

3 1∶2 000时空DLG数据检查内容与方法

为保障所生产的1∶2 000时空DLG数据成果的质量，武汉市测绘研究院结合实际，建立了健全的项目生产质量管理体系，制定项目现场负责人、各工序分项负责人、技术负责人和专职检查员。严格执行“二级检查一级验收”制度，自检互检要求100%的内外业检查，专职检查外业应达到30%、内业达100%；院级检审要求对最终成果外业检查10%、内业检审30%，经全部检审合格的成果方可上交。

数字地形图的质量检查内容主要包括数学精度、地理精度、属性精度、数据及结构正确性、相互关系、接边等几个方面[3，4]。从检查工序来看，分为内业检查和外业检查。内业检查主要是检查要素属性是否完整，逻辑是否一致；检查地形图的数据内容有无缺失；检查数据的分层、颜色、线型、数据格式等是否正确，查看符号、注记、图面配置等整饰质量是否合理。外业检查主要是检查数据成果的地理精度，主要通过野外巡查的方式对图上所绘地物、注记等内容，逐一进行检查核对，找出被检查图纸上地物的差、错、漏以及其坐标的精度和各高程点的精度[5]。

对于各种大比例尺数字地形图来说，外业检查的方法和要点基本相同；但是针对不同格式、不同特点的DLG数据，内业检查的内容、方法以及侧重点就会有所差异。本文根据 1∶2 000时空DLG数据的实际情况，重点介绍时空DLG库数据内业质量检查的内容和方法。主要采取了人机交互检查、程序自动检查及人工对照检查等方式进行了质量检查，检查流程及内容如图1所示：

图1 数据质量检查流程图

3.1 库数据程序检查

维思2.0平台中自带数据检查功能，如图2所示，可以对库数据的投影参数、坐标范围、数据结构一致性、逻辑一致性、要素编码必填、必填字段、字典型属性正确性、有向点方向值、无向点方向值、重复数字化、几何错误、等高线相交等项进行批量或单独检查。

图2 思2.0时空地理信息数据检查平台

通过“批量图库检查”，可以对多幅库数据(或图库一体数据)进行质量检查。检查完成后，程序会自动生成一个记录各图中上述对应检查错误数目的Excel表格，表格中会对存在错误的项自动标红，这样便可直观地查看整批数据的质量情况。

通过“图库检查”，可以针对存在数据错误的图幅单独进行检查，检查结果不仅有详细的错误说明，还可定位到对应的要素，加粗显示，以便及时修改。

需要特殊说明的是时间逻辑性检查。时空数据相较于其他空间数据而言的一个显著特点是数据带有时间属性，那么对于时空数据而言，时间属性的逻辑性检查是必不可少的。维思2.0平台中自带的检查功能中，有一项是专门进行时间逻辑性检查。如果被移除的要素、新增加的要素以及原始数据中的要素之间存在时间逻辑错误，程序会自动进行标记，且可定位到具体要素以便及时修改。

3.2 历史库完整性检查

更新后的1∶2 000 DLG时空库数据集历史库和现势库于一体。更新过程中，新增的要素嵌入到库数据中时会根据测取时间字段进行标识，实地已改变或不存在的要素不能直接物理删除，而是需要执行移除操作，通过设置特定的时间标识将其移入历史库中。更新完成后，必须保证历史库中要素与之前提供的原始库保持一致。在维思2.0平台中，通过“时间回溯”操作，可以使当前窗口只显示出更新前的数据，再将原始库数据插入到当前数据中，进行比对，即可发现历史库是否存在要素丢失或者增多，历史库完整性检查如图3所示。

图3历史库完整性检查

3.3 数据完整性、合理性检查

首先检查时空库数据中各要素的编码、属性、图层、拓扑关系等是否符合规定。由于库数据通过输出可直接得到制图数据，因此库数据的完整性、合理性直接决定了制图数据的整饰质量。将只有点、线、面要素的库数据进行图库转换，得到图库一体的数据，检查数据的图面完整性、合理性。比如图面注记是否重复，注记的字大、字色是否符合要求，线划的颜色、宽度等是否符合规定，相关要素表示是否匹配(如不依比例尺的喷水池符合与依比例尺的喷水池范围线配套表示)，是否存在要素丢漏或缺失(如部分道路缺中心线，部分道路缺边线，有的地物缺地类界等)，要素之间的相互关系是否正确(如有的地方要素相互压盖、重叠)等等。

3.4 逻辑一致性检查

主要包括属性一致性、分层一致性、拓扑关系正确性、多边形闭合等。属性精度主要检查各要素属性代码、名称及属性值的正确性，注记的正确性，数据分层的正确性。比如两个一般房屋，其要素编码、名称以及分层都必须保持一致，且必须闭合构面表示。

3.5 图库一致性检查

对于提交的库数据和制图数据，需检查二者的一致性。由于数据生产过程中，会对提交的库数据进行反复多次检查，然后返改。部分作业员由于操作原因，并没有重新利用最终的库数据来输出制图数据，而是直接上交前期的制图文件或直接在原制图文件上进行修改，这样就会造成图库不一致的问题。因此，需要将库数据符号化，并对照制图数据进行检查，查看二者是否一致。另外，有的库数据中的要素会因为操作不当被错误移除或误删除，通过图库转换符号化，对比前期编辑完成的制图数据，可以检查是否有要素错误移除或要素漏绘的情况。

3.6 接边检查

维思2.0时空地理信息智能处理平台自带有接边检查模块，如图4所示，可对线状和面状要素进行接边检查，并能自动批处理一些简单的接边错误。首先，把待接边的数据拼在一起，执行“规范接边处理”，程序会自动把相互接边的要素的“接边GUID”字段值赋为相同内容，以便后期进行专题提取融合、缩编融合等。接下来，进行“规范接边检查”，目的是对待接边要素的几何拓扑和属性进行检查。执行完该操作后，会弹出检查结果对话框，提示用户待接边要素的数据情况，如未严格相接，可人工编辑使其严格相接。最后，点击“规范接边编辑”，可对个别待接边要素的“接边GUID”尚未一致的要素进行处理。所有接边问题都处理完后，可以进行“标准图幅拆分”，将各图自动拆分成独立图幅。

图4 接边检查与处理模块

此外，还针对该数据单独开发了功能更加全面的专门接边检查程序，可大批量检查数据的接边问题，并进行错误标记。

3.7 检查结果分析

从不同区域、不同复杂程度、不同地貌类型的 1∶2 000地形图中挑选出12幅数据作为样本来对检查结果进行试验及分析。

(1)结果表明，维思2.0平台的质量检查效率较高，且程序完成检查所需的时间与图幅的复杂程度成正比，图中要素数量越多，所需检查时间越长。需要指出的是，虽然检查时间与要素数量成正比，但总体来说效率较高，只执行图库检查一幅图的时间最短只需 3 s，最长时间也只要 20 s。

(2)上面提到的各项检查中，除了历史库完整性、图库一致性这几项需要人机互动来进行检查以外，其余都是平台自动检查的。对于图库检查、逻辑一致性检查、数据完整性合理性等检查，平台内部定义好各种规则算子，程序只需执行对应的检查项就可得到检查结果，且检查的准确率高达99%以上。对于接边检查，检查结果跟设定的接边阈值有关，如果阈值设定过大，则检查结果中会包含一些非错误的结果；如果阈值设定过小，则检查精度较高，但也可能会遗漏一些接边错误。正常情况下，使用程序默认的阈值，检查结果精度即可满足需要。

4 与传统DLG质检的不同之处

通过分析对比可以发现，针对在维思2.0平台进行更新得到的图库一体时空数据的质量检查方法与内容，与常规的数字地形图有较大不同。主要体现在如下几个方面：

(1)历史库检查

常规的数字地形图不存在时间、历史库概念，但对于具有历史库的时空库数据，除了要检查现势库中的要素以外，还要检查历史库的要素。不仅要对历史库要素进行属性、拓扑等检查，还需要检查更新后的数据中的历史库要素是否与更新前提供的历史库一致。因为更新前后，变化的只是新增或修改的要素，对于实地已经不存在的要素，是不会直接进行物理删除的，而是通过设置时间标识移除到历史库中。通过时间回溯操作，可还原显示更新前的历史库要素。

(2)时间逻辑性检查

由于时空数据库比常规数字地形图数据多了时间属性，所以在进行质量检查的时候，必须对各要素的时间逻辑性进行检查。如果各要素的时间属性相互矛盾或存在不合理的情况，那么无法正确体现历史库、现势库的区别，数据的准确性和时效性也无法保证。

(3)图库一致性检查

常规的数字地形图一般都是图库分离的状态，图文件和库文件是独立存在的。而图库一体时空数据库，只需要生产一套数据库文件，就可以通过输出操作得到制图文件，即一套数据两套成果。因此，原则上来说，最终的制图文件和库文件应该是保持一致的。但由于操作不当或其他原因，可能存在图库不一致的情况。所以，必须对最终提交的两套成果进行图库一致性检查。如果二者不一致，则需要进行数据处理，重新输出制图文件，保持图库一致性。

5 结 论

数字地形图的应用范围和领域越来越广，数字地形图的质量对城市的发展发挥着越来越重要的作用。数据质量检查是进行数据成果质量控制的关键步骤，在数字地形图生产、更新过程中必不可少。对于新的时空数据、图库一体数据，其质量检查过程有着更高的要求。为了保证数据成果的质量，必须建立完善的质量监控体系，形成科学、合理的质量检查方法与流程，严格把控质量检查的各个环节，确保数据成果的质量，提高数据成果的应用范围和使用效率。