面向時空對象的警用標準地址數據庫質檢研究及其軟件實現

吳非權，王學華，譚寧生，馮金銳，杜超利

(1. 公安部第一研究所，北京 100048； 2. 北京中盾安全技術開發公司，北京 100048)

Quality Review Research and Software Realization of ST Object-oriented Police

Standard Address Database

WU Feiquan，WANG Xuehua，TAN Ningsheng，FENG Jinrui，DU Chaoli

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面向時空對象的警用標準地址數據庫質檢研究及其軟件實現

吳非權1,2，王學華1，譚寧生1,2，馮金銳1,2，杜超利1,2

(1. 公安部第一研究所，北京 100048； 2. 北京中盾安全技術開發公司，北京 100048)

Quality Review Research and Software Realization of ST Object-oriented Police

Standard Address Database

WU Feiquan，WANG Xuehua，TAN Ningsheng，FENG Jinrui，DU Chaoli

摘要：研究了面向時空對象的警用標準地址數據庫的質檢關鍵技術及其軟件實現，是針對新一代警用地址數據庫的定制化質檢解決方案。本文提出的技術和實現在實際警用地址質檢應用中發揮了現實作用，并可為其他社會部門地址質檢管理提供參考。

關鍵詞：標準地址；時空對象；PGIS

標準地址庫是警用地理信息系統建設的重要組成部分[1],有了規范、全面、高質量的標準化地址庫，才可以在其基礎上進一步搭建地址管理服務、地址匹配服務、反地址匹配服務、地址引用服務、地址查詢服務等一系列的地址管理與應用服務，才能進一步基于地址實現公安業務數據匹配上圖，以及在公安警務實戰中進行報警地址定位和為公安數據的地址信息標準化提供數據參考。在公安信息融合集成的公安實戰中，標準地址可以在以“地”為紐帶的公安數據整合中發揮關鍵作用，是警用空間數據中心地址數據管理的一個關鍵軟件。由于標準地址具有位置參考作用，標準地址庫數據質量的好壞，將決定地址庫的實際應用效果，也是警用地理信息系統(PGIS)發揮空間信息支持作用的關鍵。因此，對標準地址庫的數據質量檢查進行系統研究及軟件實現與應用無疑對警用地理信息理論和提升標準地址庫的質量具有重要的理論意義和實際應用價值。

一、標準地址質量問題研究現狀

國內研究人員對地址的質量問題來源進行了分析，認為地址質量問題存在的原因有地名地址體系混亂、標準規范缺乏統一、地址編碼軟件工具中地址表述方式多樣、缺乏質量監督措施、數據庫設計落后，以及地址數據采集和整理方法各異等[2]。江洲等對標準地址的通用指標體系進行了研究[3-5]；國外的地址質量研究總體關注地址匹配后的空間數據精度分析方面[6-9]?？傮w上來說， 由于國內標準地址管理的粗放及地址信息化總體的滯后，地址的質量問題也是隨著GIS的發展，特別是警用地理信息系統的發展，才得到越來越多的重視；此外，由于中文地址的特殊性，其研究主體在國內，而由于原有地址一般僅將其看成一個分割的字符串、帶坐標的位置屬性，是對標準地址的原始描述，因此其數據質量研究也由于其地址模型的過于簡單、信息含量低而具有局限性。

二、面向時空對象的警用標準地址模型

本文中的地址采用的是面向時空對象的地址模型，即地址是對象，有相關屬性，包括空間屬性、編碼屬性、時間屬性和其他屬性，且具有生命周期。地址對象的描述由多個地址元素組成，地址元素也具有時空屬性和生命周期；且與地理實體關聯，即主要包括行政區劃實體、街路巷實體和建筑物實體等。該模型中的地址對象、地址描述及地址元素間的關系，以及地址描述與地址元素關系如圖1、圖2所示。

圖1　地址對象、地址描述及地址元素間的關系

圖2　地址描述與地址元素的關系

三、質檢指標確定

本文對標準地址的空間特征、時間特征和屬性特征等進行了全面分析，并結合地址數據的相關標準、生產流程等，研究確定質量控制工作的檢查內容與指標、技術方法、作業流程等，篩選出11個標準地址數據質量檢查項，見表1。

表1　標準地址質檢指標

上述指標除了包括對一般意義上的地址屬性質檢指標外，還充分考慮了地址的時空對象特性，如地址實體相關屬性檢查、地址元素父子關系、地址與地址元素的關系，以及地址生命周期狀態等作為質檢指標。

四、質檢關鍵技術

1. 基于“任務—檢查—核對—定位—修改—評價”的地址數據質量控制模式

為了提高地址質檢的系統性，采用如圖3所示的地址數據質量控制模式，實現地址質檢設計、程序檢查、交互核對、錯誤定位、編輯修改和質量評價等質量控制一體化業務流程。

2. 基于“規則、方案、任務”的地址質檢機制

該機制的含義是每次質檢工作可以用一個質檢任務來執行。任務包括質檢方案、質檢數據和質檢輸出3項。質檢方案則由質檢規則組成；可以定義不同的規則組合，構成不同的質檢方案；而在具體執行質檢任務時，又可以選擇不同的方案。這種設計類似于軟件訪問控制中注明的基于角色的訪問控制(RBAC)，實現任務、方案和規則的解耦，實現規則和方案的靈活組裝，可以適應不同需求的質檢任務，如圖4所示。

圖3　地址數據質量控制模式

圖4　基于“規則、方案、任務”的地址質檢機制

具體的質檢規則如圖5所示。地址的時間特性、空間范圍、質檢功能及質檢指標共同構成質檢規則。

圖5　質檢規則

3. 基于空間拓撲計算的地址重復和地址所屬轄區檢測

采用地址同名，以及建立空間索引、進行距離計算和拓撲分析對地址進行地址是否重復的質檢如圖6所示；建立轄區HASH索引，以及轄區快速定位和拓撲計算來進行地址是否包含在轄區的范圍內的質檢如圖7所示。

圖6　標準地址重復檢測

圖7　標準地址轄區檢測

4. 基于有限狀態機的地址組合規則和生命周期質檢

考慮到地址組成單元類型，以及生命周期狀態類似有限狀態機的節點之間具有依賴關系，本文采用有限狀態機來表達地址組合規則和生命周期狀態，并依據有限狀態機進行質檢。

有限狀態機是表示有限個狀態，以及在這些狀態之間的轉移和動作等行為的數學模型。

根據標準中的地址組合規則構建的地址組合有限狀態機，如圖8、圖9所示。

圖8　地址組合規則有限狀態機

圖9　地址狀態有限狀態機

通過構建上述有限狀態機，結合輸入條件對有限狀態機上的路徑進行過濾，從而實現對地址組合規則和生命周期是否符合要求的質檢。

五、質檢軟件設計與實現

本文在上述研究的基礎上，進行了地址庫質檢軟件的設計與實現，基于JAVA SWT框架開發，系統架構如圖10所示。

圖10　質檢工具系統架構

此工具遵守MVC模式進行設計，將整個系統分為界面層、數據處理層、數據訪問層。其中，界面層負責與用戶進行交互，獲取用戶的操作請求，為用戶展示地圖和屬性信息；數據處理層負責對地址數據進行處理、對質檢方案進行管理、按照質檢方案進行質檢、生成質檢結果等；數據訪問對象負責和底層數據庫進行通信，實現對數據庫的控制。Oracle數據庫負責對標準地址數據的持久化存儲，其中空間數據部分采用SDO_Geometry抽象數據結構進行存儲。軟件主要界面如圖11所示。

圖11　質檢工具系統界面

六、結論與展望

本文標準地址質檢流程和方法是針對警用面向時空對象的地址模型對應的地址庫定制的解決方案，提供了全面的質檢指標、體系化的質檢規則、靈活的質檢功能。該軟件在若干個試點公安局進行了實地應用，為公安機關掌握地址庫的質量狀況，進行民警工作考核，以及為領導提供決策支持方面起到了關鍵支持作用。但該軟件目前還比較獨立，還沒有串入數據采集、管理和應用等不同的業務環節中，下一步將考慮質檢后的地址處理，將其推送到地址采集系統中，進一步核實完善；此外該軟件的質檢評估還不完善，需進一步完善質檢評估功能，并將質檢評估與警員績效考核系統進一步深度關聯。通過上述兩部分優化，可實現地址數據質量控制體系的更加完備，有利于問題數據的進一步確認和修改落實。

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引文格式： 吳非權，王學華，譚寧生，等. 面向時空對象的警用標準地址數據庫質檢研究及其軟件實現[J].測繪通報，2016(1)：53-56.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0013.

作者簡介：吳非權(1979—)，男，博士，副研究員，主要研究方向為警用地理信息分析與應用。E-mail：wufeiq@163.com

基金項目：十二五國家科技攻關項目(2012BAH35B01);公安部第一研究所重點項目(A13012)

收稿日期：2014-12-16

中圖分類號：P208

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)01-0053-04