数字线划图自动质量检查的方法设计与实现

方睿红，谢三五

（1.自然资源部第一地理信息制图院，陕西 西安 710054）

数字线划图是现有地形图要素的矢量数据集，保存各要素空间关系和属性[1]。基础测绘地理信息数据产品中，数字线划图（DLG）是应用最广泛、作用最突出的一项。在生产中，涉及多个工序，且技术指标复杂，大量的编辑处理及建库工作需要人工完成[2]，因此也更容易在生产过程中留下质量缺陷和错误。当今海量的地理信息数据呈现出大数据的特征，在计算机软件越来越人工智能化的进程中，如何利用计算机来尽可能最大化地解决DLG这类空间矢量数据的自动质量检验问题，是测绘和地理信息领域关注的热点。现常用的矢量数据质量检查类的软件，基本均能实现拓扑关系、数据层属性等质量项的检查，但是很少深入到更为详细的研究。并且很多质检类软件均是以图幅或者个体作为单位进行单个样本的检查，如基于ArcEngine的DLG数据质量检查系统[3]等，无法在海量图幅的标准DLG生产中实现批量化的质量 检查。

根据生产中的这些实际需要，依托陕西省1∶10 000基础地理信息更新DLG生产和其他一些省级DLG生产与更新项目，设计了从基础拓扑检查到根据项目技术要求细化的质量子元素检查，这样一套完整的质检方案，同时也满足批量化的检查要求。并根据设计方案开发质量检查程序，实现DLG数据的自动化质检，应用于标准DLG数据生产。

1 方案设计

1.1 数据结构检查

DLG成果数据库均根据项目的要求有统一的分层和属性设计，数据结构的正确与否是首要的质检重点。检查的内容包括几何类型、完整性、字段属性、字段名称和顺序。

由于各个项目对于具体内容的要求会存在差异，为方便程序质检，设计了可更改的配置文件来进行灵活的设置，包括图层列表、各图层字段顺序表、属性项定义表。以属性项定义表为例，其具体可配置内容见表1。

表1 属性项定义表

1.2 通用性检查

DLG各层的数据内容存在一些共有的特点：比如都具有严格的拓扑规则，某些属性具有一样的填写约束。同时，即使各个项目生产标准存在差异，但在例如国标值的合理性、等高值高程点的咬合等方面，具有一样的技术要求。因此，在检查中，将此类通用性质的质量子元素进行整合封装，可应用于多个具体生产项目实例。

1.3 可定制化分层检查

DLG数据的分层按照地理信息类别有完整的分类，在目视检查中，检查人员均习惯于按照类别进行。为了更直观地体现检查内容，将计算机自动检查的子元素进行归类，部分子元素归类见表2。

表2 部分子元素归类表

分层数据自动化检查时，为了解决各个不同生产项目之间的标准差异，设计按项目进行了区分，程序可根据具体项目进行添加，同时把各个子元素设计为自定义选择，可根据具体需要进行取舍。

2 功能开发关键技术

ArcEngine是美国ESRI公司发布的一款 GIS二次开发产品，它是目前GIS业界最为著名的组件式 GIS 开发产品[4]。ArcEngine开发组件提供了嵌入式的GIS组件库与工具库来让用户在开发中获得强大的地理信息数据处理功能，设计的DLG质检方案可以使用该组件来进行软件上的实现[5-6]。

2.1 细化的质量子元素检查实现

除了实现基本的要素拓扑关系、通用性的属性内容等质量项的检查外，软件需要设计好针对比如流向与水系方向的正确性、植被层地类界的合理性、特殊地物咬合等更加细化的质量子元素的自动检查技术方案。软件编写中需要设计针对性的算法，由于面向海量数据，不仅效率要高、且误报情况要少。

2.2 可配置的质检约束选择

在生产中，各个项目的质检规则并不是一成不变的，可能因数据类型的增加而增加，也可能因数据标准或技术要求的调整而调整[7]。出于可维护性的考虑，应设计完整的配准文件体系，对一些变化性规则进行调整，提高软件的可维护和可扩展性，同时，针对各个质量子元素也给出图形界面，使用户可自行进行组合选择，针对性地进行全面检查或重点项检查。

3 具体程序实现

3.1 自动化检查流程

3.1.1 配 置

开始检查前，通过配置文件进行数据结构和数据内容两方面的一些自定义条件设置。数据结构包括图层、属性项、字段顺序等。数据内容包含诸如坐标精度、拓扑容差、要素关系容差等要求。配置完成以规范化检查条件，设置界面见图1。为了方便用户的选择，对于各个质量子元素也给出图形界面可进行自定义选择，图形界面见图2。

图1 检查条件配置界面

图2 质量子元素选择界面

3.1.2 批量检查

制定好DLG数据的上层路径后，即可进行一键批量检查，输出结果为点、线、面3个shape记录文件，用以记录错误的空间位置和具体的错误说明。检查界面设计应简约易操作，界面部分截图见图3。

图3 检查操作界面

3.2 部分算法的实现

3.2.1 流向方向检查

流向是DLG数据中数量比较多的地理要素之一。而以往的质检中大多是依靠符号化处理后进行目视解译。本软件设计了一个检查方法，针对每个流向要素首先计算出方向值，然后设计缓冲方法和距离，在位置对应的水系上取两个距离靠近的点计算方向值。两个方向值的较差在限差范围外即视为流向方向错误。部分关键代码如下：

3.2.2 地类界检查

第一步：筛选出需要地类界的植被面要素；第二步：建立拓扑工作数据集，将植被面要素、地类界要素、替代地类界的各线状要素导入；第三步：进行拓扑检查，计算出除开地类界要素以及能替代地类界的各要素外，未组成植被面要素的边线，即为缺失的地类界。第四步：计算地类界和能替代地类界的各要素的重叠部分，即为多余的地类界。

4 结 语

除了通用性的常规拓扑、属性检查外，创新性地设计了根据具体的项目数据产品进行细化的特殊质量子元素的自动化检查，并针对目前生产中质量检查的情况，解决了造成的耗费人力、操作重复的问题。目前设计完成的质检软件已广泛应用于多个省级 1∶10 000 DLG生产与更新项目中，可以很好地提高作业和质检效率。

软件使用简易快捷，通过开放的可配置文件形式，给使用者提供了方便的定制途径，具有良好的需求普遍性和通用性。