基于規(guī)則的地理國情普查質(zhì)量檢查系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陳　飛，龔建輝，陳中林，蒙　印

(四川省遙感信息測繪院，四川 成都 610100)

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基于規(guī)則的地理國情普查質(zhì)量檢查系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陳飛，龔建輝，陳中林，蒙印

(四川省遙感信息測繪院，四川 成都 610100)

Design and Implementation of Quality Inspection System for Geographical Condition Census Based on Check Rules

CHEN Fei，GONG Jianhui，CHEN Zhonglin，MENG Yin

摘要：針對全國第一次地理國情普查及四川省地理省情普查，筆者結(jié)合生產(chǎn)實際，研究和探討了地理國情普查成果數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的內(nèi)容、技術(shù)方法及精度指標(biāo)，設(shè)計了內(nèi)容完整、檢查科學(xué)的質(zhì)量檢查模型，研發(fā)了自動化程度高、拓展性強、運行穩(wěn)定、檢查效率高的地理國情普查質(zhì)量檢查軟件，介紹了軟件的功能、特點及應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：地理國情普查；質(zhì)量檢查；檢查規(guī)則

地理國情普查是制定和實施國家發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃、優(yōu)化國土空間開發(fā)格局和給類資源配置的重要依據(jù)[1]，地理國情普查的開展是國務(wù)院對測繪地理信息工作服務(wù)于國家的宏觀決策、規(guī)劃管理提出的更高要求，也是新時期測繪與地理信息部門服務(wù)于經(jīng)濟社會科學(xué)發(fā)展的重大任務(wù)，具有重大的歷史意義和現(xiàn)實意義[2]。地理國情普查數(shù)據(jù)成果的質(zhì)量檢查是確保普查成果真實、可靠的重要手段，對地理國情普查任務(wù)的完成至關(guān)重要，也是后期進行地理國情監(jiān)測的重要依據(jù)[3]。

地理國情普查成果數(shù)據(jù)較為豐富，其質(zhì)量檢查相較于以往的基礎(chǔ)測繪項目涉及的內(nèi)容更多、復(fù)雜度也更高。筆者所在單位已有的質(zhì)檢軟件不包含一些檢查項，無法滿足地理國情數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的要求，需要重新開發(fā)相應(yīng)的檢查算法；另一方面，傳統(tǒng)的質(zhì)量檢查是以項目為劃分進行軟件開發(fā)，針對不同的項目開發(fā)不同的質(zhì)檢軟件。這種方式存在大量的重復(fù)勞動，造成了人力、物力的浪費，同時代碼冗余度高、靈活性低，而且經(jīng)常因為技術(shù)規(guī)定或生產(chǎn)需求的變更而修改代碼，大大增加了后期維護的成本和難度。

鑒于此，在地理國情普查如火如荼進行的背景下，迫切需要一套穩(wěn)定性好、通用性強、靈活性高、質(zhì)量可靠的測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢查系統(tǒng)，以滿足新形勢下地理國情普查成果數(shù)據(jù)及不同項目測繪產(chǎn)品對質(zhì)量檢查的要求。

一、系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

1. 設(shè)計思想

為了消除傳統(tǒng)的質(zhì)量檢查軟件在基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)成果質(zhì)量檢查中存在的種種缺陷[4]，在設(shè)計架構(gòu)時，本系統(tǒng)在保證檢查精度和檢查效率的前提下，著重考慮質(zhì)量檢查系統(tǒng)的高效性、靈活性和擴展性[5]，具體設(shè)計思想如下：

1) 以高度的自動化檢查為主，輔以方便實用的交互式檢查，提供成果數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的一體化解決方案[6]。

2) 采用模塊式開發(fā)和基于規(guī)則的質(zhì)檢方案設(shè)計，實現(xiàn)成果數(shù)據(jù)檢查方式靈活的擴展和定制，以滿足不同項目的需要。

3) 引入全新概念和方法，以檢查算子、檢查規(guī)則、檢查方案三級概念體系為核心，建立檢查體系。

4) 盡量采用優(yōu)化的檢查算法，在保證檢查精度的前提下注重檢查效率的提升，防止檢查過程中由于數(shù)據(jù)量大而造成的死機或內(nèi)存溢出。

5) 采用小型數(shù)據(jù)庫對檢查數(shù)據(jù)和錯誤記錄進行統(tǒng)一高效管理，在遵循輕巧易用的原則下實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的快速訪問和高效查詢[2]。

2. 檢查內(nèi)容

地理國情普查成果質(zhì)量檢查主要涵蓋地理國情地理實體數(shù)據(jù)(DLG)、地表覆蓋數(shù)據(jù)(LCA)、地理國情元數(shù)據(jù)、遙感解譯樣本數(shù)據(jù)、外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)組織的檢查。由于篇幅所限，在此僅以地理國情地理實體數(shù)據(jù)的檢查為例，列舉了其質(zhì)量檢查項的情況，見表1。

此外，遙感解譯樣本數(shù)據(jù)檢查還包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢查、地面照片標(biāo)識符命名檢查、標(biāo)識符對應(yīng)關(guān)系檢查、遙感影像標(biāo)識符命名檢查、地面照片檢查、遙感影像實例檢查、屬性數(shù)據(jù)庫檢查、復(fù)合類要素檢查等[7]。

表1　地理國情普查質(zhì)量檢查項設(shè)計表[8]

3. 總體設(shè)計

本文根據(jù)地理國情普查質(zhì)量檢查的實際應(yīng)用需求，在Windows環(huán)境下，基于Visual Studio.NET 2010開發(fā)環(huán)境和ArcGIS Engine組件，利用VB.NET語言，設(shè)計、開發(fā)了地理國情普查成果數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)。系統(tǒng)總體框架圖如圖1所示。

數(shù)據(jù)層包含空間數(shù)據(jù)庫、檢查方案及規(guī)則庫、檢查結(jié)果數(shù)據(jù)庫，主要涉及存儲待檢查數(shù)據(jù)、質(zhì)量檢查方案、質(zhì)量評價結(jié)果數(shù)據(jù)庫3部分內(nèi)容。其中質(zhì)量檢查方案定義了針對待檢數(shù)據(jù)的檢查內(nèi)容、檢查方法和精度要求。質(zhì)量評價結(jié)果質(zhì)量數(shù)據(jù)庫用于存儲質(zhì)檢的過程信息和結(jié)果信息。

圖1　系統(tǒng)架構(gòu)

業(yè)務(wù)層包含該系統(tǒng)的各個功能模塊，其中檢查方案管理包含方案的配置及檢查規(guī)則參數(shù)的設(shè)置；質(zhì)量檢查模塊運行相應(yīng)的檢查方案及規(guī)則；瀏覽功能模塊包含待檢數(shù)據(jù)的瀏覽和檢查錯誤結(jié)果的瀏覽，列表顯示錯誤詳情。該部分是整個檢查系統(tǒng)的核心，其設(shè)計質(zhì)量直接影響著系統(tǒng)的效率、性能及檢查結(jié)果的正確性、有效性。

表現(xiàn)層是與用戶交互的系統(tǒng)主界面，承載系統(tǒng)各個功能，包括空間數(shù)據(jù)的瀏覽查詢、檢查方案的瀏覽，以及檢查處理結(jié)果的顯示和查看等功能。

4. 檢查模型

質(zhì)量檢查的規(guī)則和模型是空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查軟件的基礎(chǔ)。質(zhì)量檢查系統(tǒng)方案的設(shè)計就是在規(guī)則和模型的基礎(chǔ)上，先完成各個檢查項的設(shè)置，從而得到一套完整的檢查方案，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動檢查及評價。因此規(guī)則和模型的定義和設(shè)計是整個系統(tǒng)研制的核心內(nèi)容。下面主要介紹系統(tǒng)設(shè)計的主要規(guī)則和模型[9]。

首先簡要介紹一下檢查算子、檢查規(guī)則和檢查方案的概念。檢查方案設(shè)計器的工作流程如圖2所示。

圖2　檢查方案設(shè)計器的工作流程

(1) 檢查算子

檢查算子是對數(shù)據(jù)質(zhì)量要素的抽象。根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)接口及輸入條件，實現(xiàn)具體的檢查算法，如點在線上(見表2)、點在面內(nèi)、線與線重合等。

表2　“點在線上”檢查算子的設(shè)計表

(2) 檢查規(guī)則

檢查算法經(jīng)過具體的參數(shù)配置后，形成一條檢查規(guī)則。檢查規(guī)則是可以直接用于質(zhì)量檢查的最小檢查單位，它是檢查算子經(jīng)過實例化后的對象，定義了檢查對象和檢查方法。如點在線上檢查算子經(jīng)過如下設(shè)置：左輸入圖層為SFCP，篩選條件為“GB in(‘420701’,‘420702’)”；右輸入圖層為LRDL，圖層過濾條件為“RTEG=‘高速’”，經(jīng)過參數(shù)配置后，可以形成“高速公路出入口必須在高速公路上”這條檢查規(guī)則，如圖3所示。

圖3　檢查規(guī)則配置面板

若進行不同的參數(shù)實例化，如左輸入圖層為SFCP，篩選條件為“GB=‘270201’”；右輸入圖層為HYDL，圖層過濾條件為“GB<>‘999999’”，保存之后可形成“點狀水閘必須在線狀河流上”檢查規(guī)則。檢查算子與檢查規(guī)則是一對多的關(guān)系，即同一條檢查算子可以配置多條檢查規(guī)則。

(3) 檢查方案

多條檢查規(guī)則的組合可形成一套檢查方案。設(shè)計人員可根據(jù)不同項目的需求設(shè)計不同的檢查方案，如國情DLG檢查方案包含60多項檢查規(guī)則，國情地表覆蓋檢查方案包含16項檢查規(guī)則，國情元數(shù)據(jù)檢查方案包含14條檢查規(guī)則，國情解譯樣本包含16條檢查規(guī)則等。檢查方案里的檢查規(guī)則可以增加或刪除，每條檢查規(guī)則的參數(shù)支持修改，最大限度地保證了整個檢查系統(tǒng)的靈活性。如圖4所示。

圖4　檢查方案設(shè)計器面板

二、系統(tǒng)特色與應(yīng)用

1. 系統(tǒng)特色

1) 高度的自動化。系統(tǒng)具有高度的自動化檢查功能，進行數(shù)據(jù)檢查時只需要選擇相應(yīng)的檢查方案和勾選需要的檢查項，輸入檢查數(shù)據(jù)路徑，一鍵式執(zhí)行并顯示檢查結(jié)果[10]。

2) 檢查內(nèi)容豐富。針對地理國情及省情的地理實體數(shù)據(jù)(DLG)、地表覆蓋數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、解譯樣本數(shù)據(jù)、外業(yè)成果及數(shù)據(jù)組織檢查的需求，該系統(tǒng)包含豐富的檢查方案，每個檢查方案設(shè)計多個檢查項。

3) 檢查結(jié)果準(zhǔn)確、高效。經(jīng)過反復(fù)不斷的修改、調(diào)試、測試，該系統(tǒng)已在筆者所在單位部署使用。實踐表明，檢查結(jié)果可靠，較差效率高效，滿足測繪生產(chǎn)過程質(zhì)量控制的要求。

4) 良好的擴展性。檢查方案可以根據(jù)項目的要求進行增加和刪除，同時每個檢查規(guī)則的參數(shù)可以進行修改，極大地提高了該系統(tǒng)的靈活性和可拓展性，設(shè)計人員只要對檢查方案和檢查規(guī)則稍加修改，就可滿足其他項目的需要。

2. 系統(tǒng)應(yīng)用

針對地理國情數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的需求，建立了國情DLG、國情LCA、國情解譯樣本、國情元數(shù)據(jù)、國情DLG接邊、國情數(shù)據(jù)組織檢查；省情DLG、省情LCA、省情解譯樣本、省情元數(shù)據(jù)、省情DLG接邊、省情數(shù)據(jù)組織檢查等檢查方案。此外，還可以根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定的變更進行方案的增加、刪減和更新。

目前該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于筆者所在單位的基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)的質(zhì)量檢查環(huán)節(jié)，已用于全國地理國情普查(西藏測區(qū))、四川省地理國情普查、國家1∶50 000動態(tài)更新、四川省1∶10 000基礎(chǔ)測繪、四川省地質(zhì)災(zāi)害防治專用圖測制等項目，有效保證了測繪生產(chǎn)對過程質(zhì)量控制的要求，如圖5所示。

圖5　系統(tǒng)主界面及檢查結(jié)果

三、結(jié)束語

地理國情普查質(zhì)量檢查系統(tǒng)界面友好、操作簡單、實用性強，針對國情普查數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的需求制定了大量的檢查規(guī)則。目前該系統(tǒng)已正式投入生產(chǎn)，經(jīng)過測試及試用，極大地減輕了質(zhì)量檢查的工作量，大大提高了工作效率，同時系統(tǒng)錯檢和漏檢率較低、檢查結(jié)果可靠。

同時，該系統(tǒng)具有高度的開放性和極大的靈活性，檢查參數(shù)、檢查規(guī)則、檢查方案等都是可以調(diào)整的，針對其他項目只需重新配置檢查規(guī)則及方案，就可滿足不同項目對質(zhì)量檢查的需要。因此，該系統(tǒng)具有極強的實用性和推廣價值。

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中圖分類號：P208

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)03-0122-04

作者簡介：陳飛(1986—)，男，碩士，助理工程師，主要從事地理信息系統(tǒng)開發(fā)、攝影測量與遙感、三維建模與應(yīng)用等方面的工作。E-mail：chenfeisw@126.com

基金項目：四川省測繪地理信息局科技支撐項目(J2014ZC06)

收稿日期：2015-03-12

引文格式： 陳飛，龔建輝，陳中林，等. 基于規(guī)則的地理國情普查質(zhì)量檢查系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].測繪通報，2016(3)：122-125.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0103.