数字线划图自动化质量检查与数据融合探究

詹必伟 曾弦 唐小丽 马煜

摘   要：为满足数字线划图产品质量检查和入库前数据融合的迫切需求，笔者开发了空间位置精度检查工具、内业检查系统和数据融合工具。空间位置精度检查工具基于AutoCAD、Office，采用VB.NET语言开发，实现了测量数据格式转换、人机交互检验点采集、精度评定、质量评分、报表输出等功能;内业检查系统基于FME软件实现了规则库构建、检查方案配置、内业自动检查、质量自动评定和报表输出等功能;数据融合工具基于ArcGIS Engine 开发，实现了数字线划图面要素的融合。

关键词：数字线划图  质量检查  数据融合  AutoCAD  FME  ArcGIS Engine

中图分类号：P208                                   文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）04（c）-0146-03

当前，随着数字城市、智慧城市建设的深入推进，地理信息产品在服务城市管理、保障社会民生等领域得到了广泛的应用，并显现出了巨大的社会和经济效益。地理信息产品的质量是决定产品价值的重要因素之一，因此，质量检查工作显得尤为重要。

结合实际工作，笔者组织或参与开发了系列工具软件，在数字线划图（DLG）外业空间位置精度检查、内业检查和入库前数据融合等环节进行了自动化技术探究。

1  空间位置精度检查工具

空间位置精度检查工具基于AutoCAD2004、Office2007，采用VB.NET语言开发，实现了测量数据格式转换、人机交互检验点采集、精度评定、质量评分、报表输出等功能。

1.1 测量数据格式转换

空间位置精度检验点外业数据实际采集工作一般采用全站仪测量方式完成，不同全站仪具有不同格式的成果文件，笔者实现将常用仪器的成果文件转换为Excel格式文件。

1.2 人机交互检验点采集

（1）打开DLG图形文件（dwg格式），导入外业实测检验点成果文件（Excel格式），并自动将实测检验点在DLG图形文件上展绘。

（2）人機交互在操作界面上录入或选择项目名称、比例尺、图幅号、检测方式（高精度检测、同精度检测）、仪器名称、型号编号、作业员，以及平面中误差、高程中误差等规范或设计要求达到的精度指标。

（3）采取图文联动、人机交互的方式，在图形文件上分平面检验点、高程检验点或平面高程检验点三种类型采集实测检验点的匹配点，程序实时生成匹配点较差值并对超限值进行标识。

1.3 精度评定

集成《测绘成果质量检查与验收》（GB/T 24356-2009）数学精度检测要求，实现中误差、粗差率的自动统计。

（1）高精度检测时，中误差计算公式为，其中：M为成果中误差;n为检验点总数;Δi为较差。（2）同精度检测时，中误差计算公式为，其中，M成果中误差;n为检验点总数;Δi为较差。

1.4 质量评分

集成《测绘成果质量检查与验收》（GB/T 24356-2009）数学精度评分方法，实现对检查成果自动化质量评分。

数学精度指标按分段直线内插的方法计算得分，具体参见下表。

表中，，M0——允许中误差的绝对值;m1——规范或相应技术文件要求的成果中误差;m2——检测中误差（高精度检测时取m2=0）。注1：M——成果中误差的绝对值。注2：S——质量分数（分数值根据数学精度的绝对值所在区间进行内插）

1.5 报表输出

根据《测绘成果质量检查与验收》（GB/T 24356-2009）及相关行业标准的要求，工具软件可自动生成标准格式的《平面精度检测记录表》和《高程精度检测记录表》（Excel格式）。

2  内业检查系统

基于FME软件，采用B/S架构，开发了“基础地理信息数据在线检查系统”，实现了规则库构建、检查方案配置、内业自动检查、质量自动评定和报表输出等功能。内业检查主要是根据规范和设计要求，对几何、拓扑、属性、格式等面向建库要素的检查，以提高数据库的准确性，减少数据冗余等。

2.1 总体架构

数据库层采用Oracle数据库，基础软件层采用Windows2008、FME Server和VS，应用层实现用户管理、规则构建、规则发布、方案配置和在线质检等功能。

2.2 作业流程

作业流程为规则构建、规则发布、方案配置、数据上载和结果下载。

2.2.1 规则构建

根据《测绘成果质量检查与验收》等规范及设计要求，利用FME Desktop对多源数据支撑和强大的GIS分析能力，编辑FME模块，构建几何、拓扑、属性、格式等方面的检查规则。目前已构建规则100余项，基本满足我市DLG项目检验的需求，包括打折线检查、几何参数检查、自相交检查、面线套合检查、数据结构检查等。规则发布利用FME Desktop编辑的检查规则（FME 模块），需发布到FME Server服务器，才能被基础地理信息在线检查系统调用。管理员利用FME Server的发布功能即可实现。

2.2.2 方案配置

管理员根据检查项目的实际需求，进行检查方案的配置。配置主要包含两个方面的内容，一是对规则库规则的参数进行配置;二是以规则为基本单元，灵活组合规则库中的规则。方案一次配置，多次使用。

2.2.3 数据上载

普通用户将待检查数据上传到服务器端，选择检验方案，服务器即可自动进行内业检查，同时集成《测绘成果质量检查与验收》中的质量评定模型，自动进行质量评定和报表输出。基础地理信息在线检查系统支持多任务同步检查。

2.2.4 结果下载

普通用户将检查结果下载到客户端。

2.3. 特点

（1）支持多任务同步在线检查。系统采用B/S架构，支持多任务同步在线检查，即多个作业员可同步进行检查，提高了作业效率。

（2）支持多源DLG数据检查。利用FME 应用软件对多种格式的支持，可实现dwg、mdb等多种格式的DLG数据的检查。

（3）规则可自定义。规则库构建和方案配置阶段可对规则库参数进行定义，例如相关检查阈值的配置等。

（4）规则库可扩展。根据需要，可利用FME Desktop应用软件，定义编辑新的规则模块，通过FME Server相关功能发布后，即可实现规则库的扩展。

（5）方案可灵活配置。根据相关规范和项目设计书，灵活配置规则参数，自由组合相关规则，形成个性化的检查方案，以满足不同的检查需求。

（6）高度集成相关规范和设计的要求。在规则构建阶段，根据《测绘成果质量检查与验收》等规范及相关设计对检查内容的要求，对检查内容和检查指标进行集成。同时，引入《测绘成果质量检查与验收》的质量评定模型，实现错漏自动判定，分数自动统计，质量自动评定，报表自动输出等功能。

3  数据融合工具

经质量检查后的数字线划图成果，为保证应用的效率，需在入库前进行数据融合工作，笔者基于ArcGIS Engine开发的数字线划图融合工具，实现了数字线划图面要素的融合。

数字线划图生产成果一般以图幅为单元进行提交，数字线划图面要素融合就是把内图廓线两边的同一面状地物进行数据融合，因此，在融合算法的实现中，须以内图廓线作为接边线，在接边线附近搜索要素，进行几何匹配和属性匹配，并对匹配上的面要素进行融合[2-3]。

3.1 算法实现

根据接边线给定一定阈值构建相邻图幅缓冲区，在缓冲区内选择要素，进行几何和属性匹配，匹配一致的即认为是同一地物要素，最后进行数据融合。

3.2 缓冲区构建

以两幅相邻的数字线划图接边图幅线为基准，给定一定的距离阈值，沿接边线两边分别生成两个缓冲区（A缓冲区和B缓冲区）。

3.3 要素选择

以A、B缓冲区为单元，通过空间分析，选择与缓冲区相交的面要素，形成A要素集和B要素集。

3.4 几何匹配

采用迭代算法，对A要素集和B要素集中的面要素进行几何匹配。两要素集中的面要素分别与接边线进行空间分析，获得与接边线的相交线，称为线和线，通过分析两线的重合度，来判断是否匹配。

3.5 属性匹配

几何匹配的两要素不一定描述的是同一地物，需引入属性进行二级判读，不同类型面状地物引入的属性有所不同。例如，房屋面要素可根据房屋结构、层数等属性是否一致进行判读，植被面要素可根据植被类别等属性是否一致进行判读。若属性一致，则可判断两要素属性匹配。

3.6 数据融合

几何和属性均匹配的两要素，则可认为是同一地物。利用ArcGIS Engine 提供的函数进行几何合并和属性规整，实现接边面要素的融合。

4  结语

数字线划图外业空间位置精度检验、内业检查及入库前数据融合等工具软件，为保障数字线划图成果的质量和使用效率提供了重要的技术手段，一定程度上提升了作业的自动化水平，提高了作业效率，规范了作业行为。

该系列的工具軟件也存在很大的提升空间，例如，空间位置精度检验工具与测量仪器内置软件进行集成可进一步提高该项检查工作的自动化水平;内业检查系统可通过作业实践，进一步的优化模块，改进算法，减少经验阈值类参数的设置，以进一步的提高检查效率;数字线划图数据融合工具，可进一步拓展，实现对线要素的融合，进一步减少数字线划图数据库冗余，提高数字线划图成果在线使用的供给能力。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 24356-2009，测绘成果质量检查与验收[S].北京：2009：12-38.

[2] 赵江洪.地理信息系统中多图幅接边的设计与实现[J].测绘科学，2004（1）：45-46.

[3] 曹健，李国忠，徐效波，等.基于ArcGIS Engine的多幅数字地形图接边算法研究[J].测绘与空间地理信息，2010（2）：76-78.