1∶500基础地理信息数据库检查及处理分析

陆超君

(嘉兴市规划设计研究院有限公司，浙江 嘉兴 314050)

0 引 言

嘉兴作为中国共产党的诞生地，在迎接建党百年之际，城市建设飞速发展：基础设施不断完善、路网四通八达。随着“老旧小区改造”“海绵城市建设”等项目的推进与开展，基础地形测绘任务加剧，地物要素类别增多，地形复杂化。因此对1∶500基础地形数据的质量要求不断提高。

1∶500基础地理信息数据库属大比例尺基础地理信息数据，为城市开发建设与规划管理提供依据，在城市发展中起着至关重要的作用。因此，提高1∶500基础地理信息数据库质量意义重大。翟雪宁于2016年在《基于基础地理空间数据库数据质检子系统的数据检查方案研究》一文中，探究了通过将各种地理空间数据库的质检规则配置模块，形成检查项固化方案的技术手段，得出了可实现数据库批量成果检查的结论[4]。为本文研究数据库自动化处理提供了可行性支撑。

现阶段基础地理信息数据库数据质量检查依据主要为《测绘成果质量检查与验收》(GB/T 24356-2009)以及《数字测绘成果质量检查与验收》(GB/T 18316-2008)。这两个文献比较全面的归纳了数据库的检查项。前者规定了测绘成果的检查验收制度：测绘成果质量通过二级检查一级验收方式进行控制，测绘成果应依次通过测绘单位作业部门的过程检查、测绘单位质量管理部门的最终检查和项目管理单位组织的验收或委托具有资质的质量检验机构进行质量验收[1]。实际操作中，需结合当地地形与需求，补充地方规定，细化检查内容，完善处理方案，提高软件自动化处理能力。

1 检查流程

项目组成员首先应对已完成的数据进行自查与修改，在完成修改工作后，将数据提交项目组长进行一查(即过程检查)。项目组长应对单位成果的质量要求的全部检查项进行检查。项目组成员就组长一查提出的问题与错漏逐一修改，并详细记录修改人员、修改时间、修改内容等。

对于检查出的错误修改后应提交一查人员复查，直至项目组长检查无误并在质量检查记录表上签字确认后，方可提交二查(即最终检查)。提交最终检查时，应将数据与一查相关检查记录表一同上交。具体数据库质量检查流程如图1所示。

图1 数据库质量检查流程图

2 检查内容

DLG(Digital Line Graphic，数字线划图)的质量元素包括空间参考系、位置精度、完整性、逻辑一致性、属性精度、时间精度、表征质量、附件质量[2]等。在对项目进行检查前，应先确认附件质量，检查提交的数据是否正确、完整。包括文本资料是否齐全，是否有甲方签字盖章等，数据组织格式、文件命名、数据范围面积、数据版本套数等是否与设计书要求一致，设计书是否按项目合同编写等，确认无误后，方可对数据开展检查工作。首先根据项目设计书要求，确认数据库的空间参考系使用是否正确。然后将数据库数据与原始地形数据(dwg格式)进行套合比对，检验两套数据坐标值的位置精度。其次就是数据库的属性精度、完整性、逻辑一致性、元数据质量、表征质量的检查，下文就上述检查项内容与可能遇到的问题做详细介绍。

2.1 属性正确性

根据制定的入库数据标准，通过模块中设定的编码表、注记分类表、分层表、属性结构表等规则，来检查对象的编码、分层、属性项数据、字段大小、字段内容等的合法性[3]。

2.1.1 数据分层的正确性

根据设计书要求，逐层核实数据分层的正确性，数据图层的名称与别名是否规范等。

2.1.2 要素分类与代码的正确性

根据设计书要求，检查是否有非法代码；代码图层是否正确；点、线、面代码对应相应的图层是否正确。(需特别注意，设计书中有无新增代码等特殊情况)

2.1.3 要素属性值的正确性

根据设计书要求，一一核实各要素的属性填写是否有错漏，可将属性标注后与注记进行比对检查。注意设计书中明确指出的要素属性填写方案。如：

(1)属性表中，X、Y坐标填写时，注意X、Y坐标数值的正确性，且小数位数应取三位。(注：通过数据库转坐标，生产不同坐标系数据时，X、Y值需重新计算填写)。

(2)房屋面(抽水机房、变电房、建筑中房屋面、棚房、简房等)的层数、结构填写。

(3)道路路头的采集标准与属性填写。

(4)道路、河流结构线采集标准及属性填写，特别是不同等级道路共线情况的属性填写。

(5)池塘中有水生作物的情况，如何构面。

(6)植被面中植物类型属性填写是否有遗漏。

(7)有向点角度值填写是否正确，根据设计要求确定填写标准。

(8)属性表中的空值：“空”“ ”“NULL”，不能混淆，应统一。

(9)结构线代码与面代码、边线代码是否对应。

(10)输电线电杆与陆地通信线—架线杆代码混淆情况排查。

(11)沟渠流向与河流流向代码混淆情况排查。

(12)桥梁面高程代码应选用非地形高程代码。

(13)抽水站与扬水站代码混淆情况排查。

(14)名称对象线与名称对象点按设计书要求生产。

(15)高程点高程属性与高程注记内容一致性检查。

(16)线面一致性检查，如次干道边线对应次干道面，主干道边线对应主干道面等。

(17)等高线检查:根据等高距，检查首曲线、计曲线赋值的正确性;检查高程是否在正确的等高线范围内[4]。

2.1.4 属性项类型的正确性

(1)根据设计书要求，逐层逐个属性字段进行核实，检查属性表结构的完整性、字段类型长度等的正确性。

(2)按设计要求检查必填值是否填写正确。

(3)通过对属性内容排序与遍历检查，查看属性值是否存在异常值等情况。

2.1.5 注记的正确性

(1)注记内容统一性检查

文字注记应统一。同一要素应用一种文字表示，如芦苇地，统一用“芦苇”表示，库体中不应同时出现“芦”“芦苇”等。类似文字情况还有：“施工地”“施工”“施工工地”；“葡”“葡萄”；“桂”“桂花”；“灰”“石灰”；“水”“水池”等。文字简注参考《国家基本比例尺地图图式第1部分1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形图图式》(GB/T 20257.1—2017)。

(2)注记输入统一性检查

注记输入法应统一(在“全角”状态下输入)，如括号、数字大小写、引号等。

(3)注记空格检查

注记中不能出现空格，包括第一个字前面的空格和最后一个字后面的空格。

(4)注记样式大小检查

注记样式与文字高度按设计执行，且同一类型注记应统一。

2.2 完整性

2.2.1 数据层完整性

(1)根据设计书要求，检查数据库分层是否正确，有无遗漏及非法图层等情况。

(2)逐层排查数据图层，通过比对地形数据或查看属性表数据量，确定有无数据缺失。

2.2.2 数据层内部属性结构完整性

根据设计书要求，检查数据库各层数据的属性结构字段设置是否正确，有无遗漏。

2.2.3 要素完整性

(1)根据比对数据库及地形数据，检查数据入库处理时，有无数据缺失或者遗漏对象化处理的要素。

(2)检查是否存在遗漏构面的要素，具体按设计书要求执行，确定要素采集方式为面、范围线或轮廓线等。如乡村路、机耕路、阳台、喷水池、亭、廊房、架空房等。

(3)检查河流、道路等结构线的生产有无遗漏。

(4)检查名称对象线、名称对象点的生产有无遗漏。

2.3 逻辑一致性

2.3.1 拓扑一致性

在ArcGIS中，拓扑是在同一个要素集下的要素类之间的拓扑关系的集合[5]。空间要素主要由点要素、线要素、面要素组成，要素的拓扑关系又可以分为要素内的拓扑关系和要素间的拓扑关系[6]。拓扑关系主要包括：重叠、相交、自相交、悬挂、伪节点等(图2)。

图2 点重叠、线相交、悬挂等拓扑关系

图2中，红色区域为拓扑问题区域：(a)图中两红色点状地物不合理重叠；(b)图中红色点线位置为线段相交错误位置；(c)图红色位置显示了线段自相交错误位置；(d)图红色点表示线段悬挂处位置。其余图中未标记红色的点线，表示该处拓扑位置表达正确的情况。

2.3.2 线状要素的连续性

检查连续的线状要素是否被断开。如栅栏、坎子、围墙等线状地物，是否存在未对象化的情况。

2.4 元数据质量

(1)元数据完整性

根据设计书要求，检查元数据是否完整。包括元数据图层、属性字段等。

(2)元数据准确性

根据设计书要求，检查元数据版本格式、属性结构、字段定义、内容填写等是否正确。

2.5 表征质量

表征质量包括几何表达1个二级质量元素，检查项为几何异常，主要检查要素几何图形异常错误，如小的不合理面、面边界不合理的硬折角等[7]。

2.5.1 几何表达正确性

(1)植被面构面检查，该镂空的植被面，是否镂空。如图3所示，植被面中有露天设备、地下建筑物通风口等其他地物时，应如图3(b)表示，将植被面按其他地物范围线镂空。

图3 植被面镂空采集示意图

(2)房屋面构面检查，应按房屋不同层数或结构区分构面，注意构面时与阳台的处理关系。如图4所示，一层房屋与五层房屋相连，五层房屋左侧有阳台。根据生活实际判断，阳台应在一层上方位置，故一层房屋构面时应保持房屋完整性，与阳台范围线叠置表示，如图4(b)所示采集房屋面。

图4 房屋面采集示意图

(3)水系面构面检查，重点查看湖心岛等情况处理是否正确。河流面中有湖心岛等地物，河流面应镂空处理，如图5(b)所示。

图5 河流面采集示意图

(4)道路面构面检查，注意区分两条道路连通与上下重叠的位置处理区分(图6)。

图6 道路相交情况分析图

(5)结构线生产是否准确，注意不要偏离中心位置太大。

2.5.2 要素覆盖检查

(1)文字注记压盖检查。

(2)点线面要素压盖检查。

(3)同类要素压盖与不同类要素间的压盖检查。

2.5.3 其他检查

(1)极短线检查，按图层属性排序定位极短线位置。

(2)极小面检查，按图层属性排序定位极小面位置。

(3)不合理点、注记检查。

(4)不合理面检查，如宽度极小、狭长的不合理面排查等。

3 数据库修改处理

根据DLG 数据的特点，DLG 质量检查有自动化检查、人机交互式检查及人工检查3种方式[8-9]。

对应3种检查方式，本文提出了问题修改处理时的3种处理方法：自动化处理、人机交互式处理及人工处理。

3.1 自动化处理

自动化处理是指利用软件本身的自带工具或二次开发后的处理工具对数据库实现自动化处理与批量处理。嘉兴市基础地理信息数据库检查主要基于南方数码的iData数据工厂实现。在iData中，可利用“规则编辑器”通过拖拉的方式任意安置数据库检查所需的元规则，鼠标拖曳连接组成完整的自定义数据库检查处理方案。规则编辑如图7所示。

图7 重叠线、面删除规则编辑图

目前通过规则编辑实现自动化处理的步骤有：

(1)删除代码属性完全一致的重叠点、线、面、注记。

(2)删除内容为空的文字注记。

(3)删除线上冗余节点。

(4)房屋面根据文字注记自动赋层数与结构属性。

(5)将花圃花坛内的成林及苗圃符号转为零星树木。

(6)根据高程注记给高程点赋高程值。

(7)根据代码自动赋框架标识、一致性标识。

(8)根据池塘属性注记自动赋池塘属性。

(9)根据植被属性注记自动赋植被面属性。

(10)无向点旋转角度赋空值或。

(11)水系线、地貌线高程赋空值或。

3.2 人机交互处理

人机交互处理主要是指暂时无法实现计算机自动处理的问题，由计算机与人工互相交替处理，达到解决问题的目的。

3.2.1 高程点与高程值是否匹配

利用ArcMap中的Buffer工具，建立与高程点距离一米的缓冲区，然后再利用Spatial Join将此缓冲区与高程注记关联。在关联层的属性字段中，通过计算文字TextString与ELEVATION的差值，即可找出高程点属性与高程注记不匹配的问题(图8)。

图8 高程点与注记匹配检查流程图

3.2.2 线自相交检查修改

通过iData 中的规则编辑器实现自相交线的检查，修改处理时，需要人工定位后实际判定并做出相应处理，如删除多余点、重生产多段线等。

3.2.3 面叠盖、缝隙检查修改

面叠盖有合理的情况，如道路面与道路花坛面，阳台面与房屋面等，此类面叠盖为合理情况，故面叠盖只能通过计算机检查出叠盖位置，需人工判断叠盖是否合理或者叠盖区域的归属问题。缝隙检查需设置缝隙阈值，判断缝隙合理性并做出相应处理。

3.2.4 入地口代码混淆检查修改

通过判断高压输电线配置点与高压输电线入地口、配电线配置点与配电线入地口的匹配性，检测出入地口误用位置，人工进行修改。

3.2.5 线穿越检查修改

通过判定面域上是否存在多段线，检查出线穿越位置。人工判定线穿越的合理性，若不合理，将面域内线截断并删除。

3.3 人工处理

在数据库处理与检查时，有些问题需要人工处理，计算机无法实现自动查找与修改的功能。

(1)地形数据(dwg)与数据库(gdb)坐标是否完全一致，是否存在位移等情况。

(2)数据入库时，有无数据丢失，个别丢失只能通过人工发现并修改。

(3)要素代码属性值判断，如人行桥与车行桥代码混淆、阳台与廊房等要素代码混淆，此类要素只能通过人工判别并修改代码属性。

(4)植被构面是否合理，通过人工判定植被面在遇到其他地物要素时，是否需要镂空。

(5)道路面构面是否规范，人工判别面线是否完全吻合等情况。

(6)将数据库地物要素符号化显示，全库人工修改线型反向，构面不合理，中心线偏离概略位置、名称对象点、线遗漏等问题。

当然，任何的自动化与非自动化处理都不是绝对的，随着技术的研发与进步，绝大部分的人工都将向着自动化转变，由此才能提高工作效率，避免人为错误。

4 结 语

在整个检查和修改过程中，程序检查要反复多次地进行，避免修改数据过程中的误操作，保证最终输入到数据库中数据的正确性[3]。

做好数据库检查与修改工作，是提高项目质量的关键。影响数据库质量的主要原因有数据源采集质量、数据加工处理环节等。在实际检查过程中，除了对一些常见的问题进行检查，还要对由于人为操作的主观性带来的一些比较隐蔽的新问题的检查，这些问题往往需要花费更多的时间与精力。提高数据质量，是一个精益求精的过程，需要不断探索、不断总结，才能更好的为社会建设需求提供数据保障。