1∶10 000 省级基础地理信息数据质检软件设计与实现

刘振宇，陈良松，文翠兰

（1.安徽省第三测绘院，安徽 合肥 230601；2.安徽省第一测绘院，安徽 合肥 230031）

1∶10 000 基础地理信息数据更新是国民经济建设和社会可持续发展必不可少的一项前期性、基础性和公益性工作[1]。服务范围涉及与地理信息相关的国民经济和社会发展诸多领域，在国土空间规划、自然资源监测、环境保护、水利、电力、公路、旅游等方面都具有广泛应用。为确保1∶10 000 基础地理信息数据成果的质量可靠，其质检软件至关重要[2]。在历年的数据更新、生产、质检过程中，由于数据量大、数据层众多、属性值多样、要素间关系复杂等特点，传统质检软件存在一定不足，难以满足现实要求[3]。因此，本文从生产作业、一级检查、二级检查等实际需求入手，对基础地理信息数据成果质检关键技术进行深入研究，并结合计算机、地理信息等技术，实现基础地理信息数据更新成果质量检查的自动化、流程化、程序化和智能化，以解决当前遇到的各类质检问题，在保障省级基础地理信息数据更新生产中发挥重要作用，具有很强的现实和理论价值。

1 总体框架设计

系统的总体结构需在充分认识和理解需求的基础上设计[4]，共分为4 层，数据层针对底层数据源格式；系统层支持目前主流的Windows操作系统；开发层基于.NET FrameWork 4.0 开发框架和ArcEngine嵌入式组件库，采用C#面向对象开发语言；业务层为软件主要功能模块，包括自定义质检方案、自动化检查和人机交互检查等（图1）。

图1 软件总体框架

2 内容设计

2.1 自定义质检方案设计

按照不同数据成果的质检要求[5-6]，深入梳理图层、检查项和检查子项之间的质检关系，设计自定义质检方案，使检查任务可按选择的检查项自动进行，实现检查项增加、删除、修改流程上的一体化，方便用户操作。由于DLG数据包含内容众多，且各地物类之间关系复杂，如何梳理各项质检规则，弄清各要素之间的空间、逻辑关系，设计高度灵活自定义DLG数据质检方案尤为重要[7]。通过Excel表格对所有线、面要素中有指标限制的规则进行映射表达，内容字段包括图层、要素名称、GB 码、长度和质检要求等。对于所有名称点要素、注记点和地物个数之间的逻辑关系，采用名称点分段注记和地物点、名称点个数对照映射表，便于删除部分检查项或自定义修改检查项中的检查参数。质检方案的数据属性要求和结构无需修改源代码，可通过方案配置工具界面快速调整，并根据存储信息检查图层属性结构（图2）。

图2 属性结构自定义调整界面示例

2.2 自动化质检模型设计

根据实际和规范需求制定质检规则，设计自定义质检方案；并在此基础上分析检查项、质检规则和质检模型质检的逻辑关系（包括建立GB 码映射表、属性缺省值映射表等），设计自动化质检模型，使得大部分自定义质检项能实现自动化质检[8]。在软件设计与实现过程中，通过前期大量数据分析工作，聚集基于多源数据快速投影、属性值遍历、空间数据定位等能自动化实现的质检流程，使数据质检更高效。质检模型包括自动化质检模型和人工结合质检模型，核心功能之一为DLG 自动化质检模块。由于数据图层众多、数据库结构复杂、要素之间的空间和逻辑关系多样等特点，DLG 自动化质检模块的设计尤为重要。DLG 的质检项包括空间参考系检查、位置精度检查、数据完整性检查、图形精度检查、要素拓扑关系检查、属性精度检查和附件质量检查，且各质检项互相联系，在逻辑上形成各种形式的组合表达。基于技术规程要求的质检规则逻辑结构，统一结构化表达检查对象、分析过程和检查结果，最终完成某一要素的特定要求的质检，DLG 自动化质检模块结构见图3。

图3 DLG自动化质检模块结构图

2.3 质检软件系统开发设计

在完成自定义质检方案和质检算法的基础上，设计质检软件的系统功能；选择合适的开发平台、语言和环境，开发各项功能模块，形成自动化程度高、检查效率高、功能全面、性能稳定的质检软件。软件包括自动化检查和人机交互检查两个部分，具体分为To-TopCheckDem、ToTopCheckDlg、ToTopCheckDom、To-TopCheckFieldData、ToTopCheckSubmitDirectory、To-TopQualityEvaluation 等6 个功能模块。针对各功能模块，定义了80 多种类型的类方法，如定义类Check-Item_BridgeCulvertPointAtOnePoint 完成对HFCL、HFCP、LFCP、LFCL 所有图层在同一位置有且只有一个桥或涵的检查；定义类CheckItem_PolygonArea完成面状要素不够指标检查；定义类CheckItem_LayerSpots完成属性相同且相邻的图斑未合并检查等。

3 功能实现

质检软件的主要功能模块包括DLG 检查、DOM检查、DEM检查、DLG接边检查、DLG附件检查、组织目录检查、外业数据检查、人机交互检查、检查任务管理、白名单和质检参数配置模块等（图4），其中DLG、DOM 和DEM 是软件自动化检查模块的核心内容，人机交互检查具备符号化显示功能，通过质检人员与数据界面的互动，人工添加点、线、面标记错误，根据关联的质量元素、质量子元素和检查项内容直接选择对应错误类型，实现数据质检、标注、修改、生成检验成果统计表和意见记录表等功能。DOM、DEM检查均包括空间参考系检查、影像质量检查和附件质量检查，DLG 检查还包括位置精度检查、数据完整性检查、图形精度检查、要素拓扑关系检查和属性精度检查等。空间参考系检查主要检查是否采用2000 国家大地坐标系、平面坐标是否采用高斯—克吕格投影3°分带；影像质量检查主要检查地面分辨率、像元异常、色彩、像素深度、像素大小和起止点坐标等；附件质量检查主要检查元数据数值类型、数据项名称、必填字段、图名图号和经纬度范围等。

图4 质检软件功能模块

4 软件应用结果分析

结合部分范围年度更新后的省级1∶10 000 基础地理信息数据，选取同性能、同操作系统计算机对质检软件各项功能进行测试分析，主要包括DOM 检查、DEM检查、DLG检查、文件组织目录检查、外业数据检查、符号化显示和人机交互功能模块检查等，具体质检和分析结果见表1。

表1 软件应用效率对比分析情况

5 结语

本文通过研究1∶10 000省级基础地理信息数据结构特点和质检规则，设计了自定义质检方案和质检模型，开发了自动化与人机交互相结合的质检软件，实现了检查结果精确定位、错误要素实时呈现等功能；同时结合人机交互检查模块实现了数据修改、检查、质量评价一体化质检模式，大大提高了数据质量和质检效率。该质检软件各方面都达到了设计的质量目标，并已应用于省级基础地理信息数据更新项目数据质检工作中。