地理信息質檢數據庫建設和應用的技術探討

韓文立，張　莉，程鵬飛

(國家測繪產品質量檢驗測試中心，北京100830)

Investigations of Construction and Application Technology for Geographic

Information Quality Inspection Database

HAN Wenli，ZHANG Li，CHENG Pengfei

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地理信息質檢數據庫建設和應用的技術探討

韓文立，張莉，程鵬飛

(國家測繪產品質量檢驗測試中心，北京100830)

Investigations of Construction and Application Technology for Geographic

Information Quality Inspection Database

HAN Wenli，ZHANG Li，CHENG Pengfei

摘要：通過對測繪地理信息各類成果和資料的分析，研究了適用于質檢的資料庫的設計和管理方法，提出了基于質檢數據庫的質檢技術研究內容，推動了測繪地理信息質檢由單純基于成果本身的質檢技術向綜合各類成果之間關系的質檢技術過渡，促進了測繪地理信息質檢技術的不斷創新，提高了質檢效率，保證了成果質量。

關鍵詞：測繪地理信息質檢；質檢數據庫；質檢技術

一、引言

隨著測繪地理信息技術的不斷更新，測繪成果已由模擬成果轉變為數字成果，因此，成果信息越來越豐富、管理越來越便捷、應用越來越廣泛。正因為如此，測繪地理信息的生產方式逐漸由全外業調繪轉變為充分利用已有資料進行內外業一體化生產，這種轉變提高了生產效率，保證了數據間的一致性。特別是第一次全國地理國情普查項目中，更是將資料作為數據生產的重要依據，通過收集和利用1∶10 000和1∶50 000基礎測繪成果及其他部門的資料，綜合獲取國情國貌，同時大大減少了外業工作量，提高了生產效率。與生產相比，目前的測繪地理信息質檢主要是依賴成果本身的特性及成果內部的邏輯關系實現成果自動質檢，而豐富的外部資料在質檢過程中只是作為人工檢查的參考，未得到充分的利用。本文主要探討通過數據庫的形式管理和應用質檢資料，以提高資料的利用率，提高質檢技術和質檢效率。

二、研究的必要性

1. 提高資料的安全性

由國家測繪局更名為國家測繪地理信息局可以看出，我國的業務范圍已由傳統基礎測繪向應用型測繪過渡，與其行業的聯系更加緊密，如近期的海島測圖項目、地理國情普查項目等。測繪生產與質檢所涉及資料除基礎測繪外，還包括各類專題資料，如海岸線資料、水利普查資料等。這些資料由于專業性強、范圍大且涉及國家安全和人民生命財產安全，因此密級較高。但由于目前質檢技術方法的限制，不得不將各類資料都存放于本地機上，以備檢查人員質檢時核對其成果的正確性，而這些資料在拷貝和使用過程中存在著一定的安全隱患。

若采用質檢數據庫統一管理所有資料，一方面，檢查員只能通過用戶名和密碼登錄質檢數據庫，并且根據其檢查的數據范圍，為其提供所需的質檢資料，增加了數據的安全性；另一方面，數據庫需要登錄操作，可以記錄每個檢查員的全部操作，提高了數據的安全性和可靠性。

2. 提高應用的便捷性

當資料以文件形式保存時，由于專業資料多、范圍大，且資料的格式、內容及表達方法不一致等原因，給資料的應用帶來較大的困難。首先，由于資料種類多，檢查員必須在檢查開始前了解各類資料的內容、使用方法，即使這樣，由于某些專業資料使用存在一定難度，檢查員的經驗就變得尤為重要。其次，測繪項目范圍逐漸擴大，全國性項目越來越多，數據量也越來越大，數據的打開、對比分析等操作都需要花費大量的時間，給質檢工作帶來了不便，且增加了質檢周期。

應用質檢數據庫集中管理資料為數據應用提供了諸多便捷之處：①數據存儲于數據庫中，查詢檢索速度較快；②由技術負責人進行數據分析形成檢查方案后，更便于方案共享，實現技術統一。

3. 提高質檢效率、節約質檢成本

為保證測繪成果質量，除了多級質檢外，通常還需要進行內外業全面質檢，外業質檢雖然抽檢比例較低，但單位成果的質檢成本非常高。為保證樣本具有代表性，通常外業樣本需要覆蓋測區的各個區域、各種地形，加之我國幅員遼闊，即使每個區域只需檢查幾幅圖，也需要檢查員花費大量的時間往返于各測區之間，進行全面的檢查，單位成果質檢的成本隨之升高。然而，通過質檢數據庫的建立和應用，可以實現將大量的檢查工作由室外轉移到室內，既提高了質量效率，又節約了質檢成本。如精度檢查，若能夠充分收集測區已有的控制點及檢查點資料、基礎測繪成果等，在驗證其正確后，可重復應用這些點開展精度檢查，降低外業成本。

4. 提高成果質量檢查的客觀性、公正性

目前測繪質檢技術多是基于成果自身特性的質檢，主要集中在成果的一致性和拓撲關系方面，對于數學精度、屬性精度、完整性仍以人工檢查或人機交互的半自動檢查方式為主。這種方式受檢查員經驗等人為因素影響較大，對于相同的成果不同經驗的質檢員可以得出不同的檢驗結論?；谫|檢數據庫的質檢技術則以原始資料為依據，采用計算機自動識別的技術手段，可以最大限度地保證檢查的客觀性，提高檢查的全面性，從而也保證成果的一致性。

三、質檢數據庫內容和應用方向

在質檢中用到的資料很多，常用資料主要包括控制點成果、基礎測繪成果、專題數據、專題數據庫、原始影像等。因此，應充分考慮數據的內容和形式，建立相應的數據庫。

1. 檢核點數據庫

檢核點數據庫主要是利用控制成果，包括各等級控制點、三角點、像控點、人工選取的空三加密點、檢查點等。檢核點數據庫適合大型項目的整體精度檢查，既能減少外業工作量，又能控制項目的整體精度。

2. 基礎測繪成果數據庫

基礎測繪成果包括數字線劃圖、數字正射影像、數字高程模型等，由于成果類型不同，質檢的用途也不同，應分別建立矢量數據庫、正射影像數據庫、數字高程模型數據庫?；A測繪成果的數學精度均較高，因此，這些成果均用于比例尺較小的各類成果的精度檢查，而矢量數據包包含大量的屬性信息，可用于相關屬性檢查。小比例尺的矢量數據可用于要素的連續性及部分屬性檢查等。經過多年的積累，基礎測繪成果已經實現了全國覆蓋，因此，其更具有參考和應用價值。

3. 專題信息庫

專題信息庫是由專題數據和已有的專題數據庫共同組成。一方面，通過海島測圖項目、第一次全國地理國情普查項目等，積累的各類專題數據越來越豐富，如路網數據、水系數據、行政區劃數據等；另一方面，地表分類樣本庫等專題數據庫為質檢提供了豐富的信息資源，使得成果檢查依據更充分、結果更可靠。

4. 原始影像庫

原始影像庫主要包括衛星影像、航攝影像、無人機影像等。我國自主研發的衛星獲取的影像分辨率越來越高、影像質量越來越好、獲取周期越來越短，僅資源三號衛星每年可多次獲取覆蓋全國的數據，這些數據能夠充分體現某一時刻的地表覆蓋情況，因此，可充分利用這些資料進行數據庫的更新及時點檢查等。

四、質檢數據庫的建設和應用研究

質檢數據庫建設不僅需要考慮資料類型及資料來源，而且需要考慮數據庫的管理和應用。因此，資料的收集整理，數據庫的建設、管理和應用都將成為質檢技術研究的重要課題。建立質檢數據庫框架應充分體現質檢數據庫建設與應用之間的關系，如圖1所示。

圖1　質檢數據庫建設框架

1. 數據整理及特征信息抽取研究

地理信息質檢數據并非成果庫，不能將各類基礎信息和專題信息簡單地放入數據庫應用于質檢，而是需要將各類數據分別進行分析，選擇具有質檢參考價值的質檢特征數據進行入庫管理。應避免數據庫中存放大量無用的冗余數據，給數據庫的構建、維護及應用造成負擔。

為提高質檢特征數據抽取的一致性及有效性，應對各類數據進行分類分級管理，如河流可按其已定義的等級，道路可按國、省、縣級進行抽取。影像數據則需要依據其區域經濟發展情況，按照地物類型進行等級劃分，如居民地為一級、道路為二級等，抽取不連續的影像進行入庫管理。數據抽取的總體原則，應選形狀和屬性相對穩定、不易發生變化的地物，避免給質檢造成困惑。

2. 數據庫及其維護系統的設計與開發

數據庫設計與開發直接關系到數據管理及質檢應用，數據庫設計應針對不同類型數據及其應用方向，選擇最優的數據模型、處理模式、存儲結構、存取方法等。為方便數據庫的維護和更新，應開發數據庫管理系統，管理系統不僅需要具備常規的入庫、查詢和檢索等功能，還需要針對數據抽取的內容和方法，有針對性開發相應功能，以方便數據的整理入庫。

3. 數據的入庫及更新

數據庫庫體結構開發完成后，數據入庫工作并非一次性完成，而是需要不斷積累、不斷更新。首先，對于行政區劃、水系、路網數據等數據可一次性收集入庫，其他數據可依據實際工作需要不斷收集、擴充；其次，測繪地理信息成果具有時效性，因此數據庫內容應不斷更新。數據庫更新應分析不同成果、不同區域的特征，進行有選擇性更新，如原始影像的更新，并非需要每年購買數據將全國覆蓋一遍，而是應根據質檢項目需要，選擇部分區域進行更新，即保證了質檢的有效性，又可節約成本。

4. 質檢技術研究

基于多種資料的質檢技術研究涉及多個對象之間的關系，與基于成果的質檢技術相比更加復雜，必須通過技術融合實現基于質檢數據庫的質檢。首先，應開展數據的研究分析，掌握不同資料的特點、不同尺度成果的表達方式、信息量等內容；其次，研究不同尺度和不同類型成果之間的位置匹配技術、屬性匹配技術、空間分析技術等基礎性技術研究。在此基礎上，研究基于數據庫的質檢技術和方法，以提高測繪地理信息質檢技術水平和測繪地理信息成果質量。

五、結束語

基于數據庫的質檢技術研究是一項系統性工作，需要進行資料的分析整理、數據庫及維護系統的設計與開發、質檢技術研究等多方面工作，因此，需要多方面的支持和配合才能完成。同時，這也是一項需要不斷充實、不斷完善的工作，因此需要盡早謀劃、長期投入。

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作者簡介：韓文立(1973—)，女，高級工程師，主要從事測繪產品的質量檢驗與測試。E-mail： 13910993256@163.com

收稿日期：2014-02-13

中圖分類號：P208

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2015)03-0094-03