地下空間設(shè)施普查數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查關(guān)鍵技術(shù)研究與評價

梁 晨，羅志清，易鵬飛

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地下空間設(shè)施普查數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查關(guān)鍵技術(shù)研究與評價

梁 晨，羅志清，易鵬飛

（昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650093）

本文根據(jù)地下空間建（構(gòu)）筑物數(shù)據(jù)特點詳細闡述了地下空間質(zhì)量檢查的流程以及方法步驟，并對相關(guān)的地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查關(guān)鍵技術(shù)流程及方法進行了總結(jié)。針對當前地下空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的多屬性、數(shù)據(jù)量大的特性，結(jié)合FME軟件的多種轉(zhuǎn)換器簡單易編輯的特性，實現(xiàn)地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的部分檢查工作。在明確數(shù)據(jù)處理流程及精度要求的前提下，利用FME模塊式開發(fā)不失為一種比高級程序編寫更為簡單易操作的手段。

質(zhì)量檢查；地下空間；FME；關(guān)鍵技術(shù)

0 引言

近年來，隨著我國城市人口不斷增長，提高城市空間利用率早已迫在眉睫。城市地下空間資源充分利用成為城市空間資源配置提升城市環(huán)境承載能力的有效手段之一。地下空間普查通過摸清城市地下空間現(xiàn)狀并建立地下空間信息數(shù)據(jù)庫的手段，為城市空間規(guī)劃和管理提供數(shù)據(jù)支撐，對改善城市生態(tài)環(huán)境，提高城市空間利用率，提高城市防災(zāi)能力有著重要意義[1]。我國多個城市已開展地下空間普查工作，地下空間建（構(gòu)）筑物普查內(nèi)容主要包括地下交通、公共服務(wù)、工業(yè)倉儲、人防、地下居住設(shè)施等的地下空間地址、名稱、建筑結(jié)構(gòu)、建筑用途、使用年限，平面位置以及高程、面積等相關(guān)屬性[2]。地下空間普查數(shù)據(jù)是建立地下空間數(shù)據(jù)庫的重要數(shù)據(jù)。本文基于昆明市地下空間建（構(gòu)）筑物普查成果數(shù)據(jù)對地下空間質(zhì)量檢查方法進行研究并設(shè)定質(zhì)量檢查方法，評定地下空間普查成果質(zhì)量。確保地下空間數(shù)據(jù)入庫內(nèi)容的準確性。

目前國內(nèi)已經(jīng)有不少專家學者對空間數(shù)字相關(guān)產(chǎn)品的的質(zhì)量檢查控制以及評價系統(tǒng)做了大量的研究工作，并通過國家測繪局2008年頒布的《數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》（CH/T18316-2008）行業(yè)標準對大部分的空間數(shù)據(jù)質(zhì)量成果檢查系統(tǒng)進行了質(zhì)量檢查評價系統(tǒng)的模塊開發(fā)。

本文基于對昆明市五華區(qū)地下空間普查成果質(zhì)量檢查方法及評價體系進行總結(jié)和對當前缺陷進行整理歸納，針對人機交互檢查方法做出重點闡述。本文研究數(shù)據(jù)來源測區(qū)范圍屬于高原平壩地形，范圍內(nèi)交通發(fā)達，建筑物密集，是以后城市規(guī)劃和防災(zāi)減災(zāi)的重點區(qū)域，數(shù)據(jù)質(zhì)量的高低對今后的數(shù)據(jù)更新、管理與應(yīng)用有著重要的影響。所以對地下空間測量數(shù)據(jù)質(zhì)量有著嚴格的要求。當前地下空間普查項目具有測量作業(yè)范圍廣，空間關(guān)系復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理流程繁雜的特點。

地下空間普查數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的具體內(nèi)容有：數(shù)學基礎(chǔ)、平面以及高程精度、數(shù)據(jù)要素的完整性、數(shù)據(jù)庫質(zhì)量以及資料的完整性以及整飾質(zhì)量。

1 地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗方法

當前數(shù)字測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢查大致有以下幾點內(nèi)容[3]：

（1）原始資料的正確性、完整性檢查；

（2）硬件質(zhì)量及數(shù)據(jù)處理軟件是否達到所需的技術(shù)標準；

（3）數(shù)據(jù)質(zhì)量：數(shù)學基礎(chǔ)即大地基準、高程基準、地圖投影是否符合要求；平面位置三維坐標精度是否符合要求；

（4）數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)格式以及命名是否符合設(shè)計要求；

（5）參考的相關(guān)資料現(xiàn)勢性是否符合要求；

（6）圖件格式及命名是否符合設(shè)計書要求；

（7）附件附屬資料是否錯漏。

隨著質(zhì)量檢查軟件的不斷增多，數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查開始從傳統(tǒng)的人工檢查逐漸過渡到數(shù)據(jù)質(zhì)量軟件檢查。但是由于質(zhì)量檢查項目繁多，有很多是程序難以實現(xiàn)的質(zhì)量檢查的功能還需要人工進行檢查校對。所以，現(xiàn)階段數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查工作大多是人工與計算機軟件相結(jié)合從而在可控性好的前提下實現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查自動化提高工作效率。

地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗是有內(nèi)業(yè)成果質(zhì)量檢查和外業(yè)成果質(zhì)量抽查組成。本次地下空間數(shù)據(jù)檢驗是依據(jù)GB/T 24356—2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》對測量成果進行100%的內(nèi)業(yè)檢查和10%的外業(yè)抽查。

外業(yè)數(shù)據(jù)檢查主要是采用現(xiàn)場巡視以及重新架設(shè)儀器測量等方式對控制點精度、地建邊長精度是否符合要求以及對地建屬性的正確性進行檢查。

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)檢查主要是針對圖根導(dǎo)線計算資料以及成果圖上標注的相關(guān)屬性以及格式的正確性核查；數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)邏輯是否一致、空間數(shù)據(jù)精度以及屬性數(shù)據(jù)精度是否符合指標、質(zhì)量檢查檢核點較差是否滿足等數(shù)據(jù)質(zhì)量要求進行綜合評估。

2 地下空間數(shù)據(jù)檢查內(nèi)容

2.1 數(shù)學精度檢查

控制測量檢查內(nèi)容：二級點的平面相對檢測中誤差以及高程檢測中誤差、圖根點的平面檢測中誤差以及高程檢測中誤差。檢查方式為實地核查后進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理對比原數(shù)據(jù)進行分析評估。

測量精度檢查內(nèi)容：地下空間平面位置測量中誤差及邊長中誤差、地下空間地坪高測量中誤差、地下空間凈空高測量中誤差。檢查方式為實地核查后進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)進行處理對比原數(shù)據(jù)進行分析評估。

2.2 圖表資料檢查

表格及記錄：主要包括地下空間設(shè)施分類信息檢查、地下空間設(shè)施、豎向設(shè)施調(diào)查信息檢查兩項。檢查方式為外業(yè)實地核查對比測量數(shù)據(jù)及屬性正確性。

圖件：主要是對總的平面圖、分層平面圖圖面進行檢查。

2.3 數(shù)據(jù)文件檢查

主要是對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)邏輯一致性以及數(shù)據(jù)表征質(zhì)量檢查；圖件的地下空間設(shè)施分層設(shè)色、符號、線型以及圖廓整飾質(zhì)量檢查；地下空間元數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查；文件命名是否符合設(shè)計書規(guī)定。在數(shù)據(jù)完整性、邏輯一致性上，由于數(shù)據(jù)量較大，可以考慮先使用FME軟件通過設(shè)定適當?shù)霓D(zhuǎn)換器從而進行快速檢查過濾掉數(shù)據(jù)庫中地下空間數(shù)據(jù)中的錯誤信息如：編碼重復(fù)、屬性缺失、字段錯漏等等。

2.4 資料質(zhì)量檢查

資料完整性：主要是對提交的各項成果報告的內(nèi)容、格式、數(shù)據(jù)完整性進行全面檢查。

整飾規(guī)整性：對歸檔資料的完整性進行檢查。

3 實驗數(shù)據(jù)分析

本次實驗數(shù)據(jù)分析是從90個地下空間中抽取10個地下空間樣本，分別從空間參考系、位置精度、屬性精度、數(shù)據(jù)完整性、邏輯一致性、表征質(zhì)量、附件質(zhì)量七個方面進行評分，然后按照不同權(quán)重計算出總分數(shù)進行質(zhì)量評估。

3.1 數(shù)學基礎(chǔ)檢查

檢查內(nèi)容：坐標系統(tǒng)以及高程基準是否正確。

3.2 數(shù)學精度檢查

相關(guān)測量技術(shù)指標數(shù)學精度要求及質(zhì)量檢查檢核公式如下：

GNSS RTK二級控制點測量平均邊長為300 m，最弱點相對于起算點點位中誤差≤±5 cm，相鄰邊檢測邊長較差相對誤差不超過1/7000。外業(yè)檢核采用重新架站測量的方法，重復(fù)測量檢核點的平面點位中誤差≤5，計算公式為：

高程控制測量采用似大地水準面精化模型獲取控制點高程，高程中誤差不超過±3.0 cm，檢測高程較差不超過±6 cm。

地下建筑物實測邊長200 m以下測距中誤差不得超過20 mm，實測200 m以上邊長較差相對中誤差不得超過1/7000。

數(shù)學精度統(tǒng)計結(jié)果如下表：

表1 數(shù)學精度統(tǒng)計表

Tab.1 Mathematical accuracy statistics table

3.3 圖表及文件資料檢查

圖表質(zhì)量檢查主要是人工核查，核查內(nèi)容有：出入口、通道、豎井朝向錯誤及漏測；出入口、通道、豎井、凈空高屬性錯誤及數(shù)據(jù)精度；地建名稱書寫是否規(guī)范；分層圖繪制是否符合規(guī)范。

資料質(zhì)量檢查主要是檢查資料的完整性以及格式的正確性檢查。

3.4 數(shù)據(jù)文件檢查

主要檢查地下空間設(shè)施分層設(shè)色、符號、線型以及圖廓整飾是否符合規(guī)定、地下空間元數(shù)據(jù)完整性以及錯漏、文件命名正確性。上述檢查主要是人工進行核查。

數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)完整性、數(shù)據(jù)完整性以及數(shù)據(jù)邏輯一致性以及數(shù)據(jù)表征質(zhì)量的檢查具有工作量大、屬性繁雜的特點，人工檢查工作量較大，所以采用人機交互協(xié)查的方式進行質(zhì)量檢查工作。

FME（Feature Manipulate Engine）是一款由加拿大Safe Software公司開發(fā)的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。它可以連接300+種空間/非空間數(shù)據(jù)格式，并提供400+種不同功能的轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)處理。該軟件通過選擇合適的轉(zhuǎn)換器，設(shè)置合適的閾值構(gòu)建數(shù)據(jù)質(zhì)檢架構(gòu)以實現(xiàn)數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)對比以及數(shù)據(jù)輸出功能，從而完成質(zhì)量檢查工作。FME是通過對每個檢查項定制一個專屬的質(zhì)檢模板，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查。基于FME易用性和高效的數(shù)據(jù)處理能力以及可維護的特性，在某種程度上大大提高數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的效率，減少質(zhì)量檢查成本。

圖1 數(shù)據(jù)檢查流程圖

以昆明市五華區(qū)地下空間普查數(shù)據(jù)中的Pass-age屬性檢查為例進行數(shù)據(jù)庫常規(guī)檢查，以下為設(shè)計思路及步驟：

（1）首先確定檢查項，如：屬性值填寫的錯漏、長度是否符合要求以及閾值等；

（2）設(shè)置各設(shè)施類型的數(shù)據(jù)庫通道列表為讀模塊；

（3）對各類設(shè)施添加Tester轉(zhuǎn)換器完成對PassageID命名一致性檢查；

（4）通過AttributeKeeper（屬性保留轉(zhuǎn)換器）提取各類設(shè)施Passage列表中需檢查的屬性；

（5）添加Tester轉(zhuǎn)換器檢查ID字符長度、地建標識碼標識碼字符長度是否符合數(shù)據(jù)標準；對通道的長寬屬性設(shè)置閾值；

（6）添加DuplicateFilter轉(zhuǎn)換器，完成重復(fù)編碼檢查；

（7）選取AttributeCreator轉(zhuǎn)換器將檢查結(jié)果添加檢查錯誤名稱；

（8）添加寫模塊，選擇添加要輸出的要素列表并添加輸出路徑及輸出文件格式。

下圖為地下空間各層屬性表Passage（通道）為檢查實例：

圖2 通道檢查設(shè)計實例

檢查將以Excell表的形式輸出到指定文件夾：

圖3 地下空間通道錯誤信息匯總表

地下空間數(shù)據(jù)通過上述測試可以看出，利用FME針對地下空間數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)量，屬性繁多的特點進行質(zhì)量檢查，大大提高了工程質(zhì)量以及縮短了質(zhì)量檢查時間，不僅在質(zhì)檢方面，更是可以在地下空間工程測量中作為成果數(shù)據(jù)提交前的初步檢核手段，減少成果數(shù)據(jù)錯誤量，起到縮短工期的效果。

但是該方案還是有很大的局限性。首先，在數(shù)據(jù)更正方面很大一部分還是需要人工去排查與修改；其次，閾值的限定值需要根據(jù)實際生產(chǎn)測量數(shù)據(jù)來確定；最后，一個統(tǒng)一的、可簡單設(shè)置各項閾值參數(shù)的地下空間數(shù)據(jù)庫質(zhì)量檢查整體模板需要研究開發(fā)。

3.5 成果質(zhì)量評定

根據(jù)《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》加權(quán)平均分評分模式將各項質(zhì)量檢查結(jié)果數(shù)據(jù)分配合適的權(quán)重進行評分，本次檢驗批一共90個樣本，從中選取10個樣本，其中質(zhì)量為優(yōu)的有4個；質(zhì)量為良的有6個，最終質(zhì)量判定為良。

表2 質(zhì)量元素權(quán)重分配表

Tab.2 Weight distribution table of quality elements

4 結(jié)語

目前國內(nèi)的空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查標準大致相同，但是目前地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查方法在軟件化方面還有待研究。人工質(zhì)量檢查在很多方面有著不可替代的作用，但在同標準、大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查中需要通過軟件實現(xiàn)大部分的檢查工作以減少工作量。例如：在數(shù)據(jù)庫、圖件等屬性以及邏輯性檢查方面可以借助FME得以快速實現(xiàn)。FME軟件與各個地理空間數(shù)據(jù)管理平臺相結(jié)合可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)錄入、檢查以及篩選工作。今后還可以利用FME DataInspector模塊可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，利用FME Server實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)交換，甚至可以進一步的利用Plug-in SDK模塊開發(fā)出地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速更新安全管理。這些都是今后筆者所研究的方向。

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Research and Evaluation on Key Technologies for Quality Inspection of Underground Space Facilities

LIANG Chen, LUO Zhi-qing, YI Peng-fei

(Faulty of Land and Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China)

Built according to the underground space, physical characteristics of the data in detail the procedures in process and quality inspection, underground space and the key technology related to underground space data quality checking process and method are summarized.In view of the current underground space database of multiple attribute data quality checks, a large quantity of data characteristics, combining with a variety of FME software characteristic of simple and easy to edit, and realize the underground parts of the spatial data quality inspection work.On the premise of clear data processing process and precision requirement, developing with FME module is a simpler and easier method than advanced programming.

Quality inspection; Underground space; FME; Key technology

p20

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.08.030

梁晨(1993-)，男，昆明理工大學國土資源工程學院碩士研究生，研究方向為3S集成與應(yīng)用；羅志清(1963-)，男，副教授，主要研究方向：數(shù)字化測圖及GIS應(yīng)用研究；易鵬飛(1990-)，男，助理工程師，主要研究方向：GIS與工程測量的應(yīng)用與研究。

本文著錄格式：梁晨，羅志清，易鵬飛. 地下空間設(shè)施普查數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查關(guān)鍵技術(shù)研究與評價[J]. 軟件，2018，39（8）：145-149