數字線劃圖自動化質量檢查與數據融合探究

詹必偉 曾弦 唐小麗 馬煜

摘 ? 要：為滿足數字線劃圖產品質量檢查和入庫前數據融合的迫切需求，筆者開發了空間位置精度檢查工具、內業檢查系統和數據融合工具。空間位置精度檢查工具基于AutoCAD、Office，采用VB.NET語言開發，實現了測量數據格式轉換、人機交互檢驗點采集、精度評定、質量評分、報表輸出等功能;內業檢查系統基于FME軟件實現了規則庫構建、檢查方案配置、內業自動檢查、質量自動評定和報表輸出等功能;數據融合工具基于ArcGIS Engine 開發，實現了數字線劃圖面要素的融合。

關鍵詞：數字線劃圖 ?質量檢查 ?數據融合 ?AutoCAD ?FME ?ArcGIS Engine

中圖分類號：P208 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）04（c）-0146-03

當前，隨著數字城市、智慧城市建設的深入推進，地理信息產品在服務城市管理、保障社會民生等領域得到了廣泛的應用，并顯現出了巨大的社會和經濟效益。地理信息產品的質量是決定產品價值的重要因素之一，因此，質量檢查工作顯得尤為重要。

結合實際工作，筆者組織或參與開發了系列工具軟件，在數字線劃圖（DLG）外業空間位置精度檢查、內業檢查和入庫前數據融合等環節進行了自動化技術探究。

1 ?空間位置精度檢查工具

空間位置精度檢查工具基于AutoCAD2004、Office2007，采用VB.NET語言開發，實現了測量數據格式轉換、人機交互檢驗點采集、精度評定、質量評分、報表輸出等功能。

1.1 測量數據格式轉換

空間位置精度檢驗點外業數據實際采集工作一般采用全站儀測量方式完成，不同全站儀具有不同格式的成果文件，筆者實現將常用儀器的成果文件轉換為Excel格式文件。

1.2 人機交互檢驗點采集

（1）打開DLG圖形文件（dwg格式），導入外業實測檢驗點成果文件（Excel格式），并自動將實測檢驗點在DLG圖形文件上展繪。

（2）人機交互在操作界面上錄入或選擇項目名稱、比例尺、圖幅號、檢測方式（高精度檢測、同精度檢測）、儀器名稱、型號編號、作業員，以及平面中誤差、高程中誤差等規范或設計要求達到的精度指標。

（3）采取圖文聯動、人機交互的方式，在圖形文件上分平面檢驗點、高程檢驗點或平面高程檢驗點三種類型采集實測檢驗點的匹配點，程序實時生成匹配點較差值并對超限值進行標識。

1.3 精度評定

集成《測繪成果質量檢查與驗收》（GB/T 24356-2009）數學精度檢測要求，實現中誤差、粗差率的自動統計。

（1）高精度檢測時，中誤差計算公式為，其中：M為成果中誤差;n為檢驗點總數;Δi為較差。（2）同精度檢測時，中誤差計算公式為，其中，M成果中誤差;n為檢驗點總數;Δi為較差。

1.4 質量評分

集成《測繪成果質量檢查與驗收》（GB/T 24356-2009）數學精度評分方法，實現對檢查成果自動化質量評分。

數學精度指標按分段直線內插的方法計算得分，具體參見下表。

表中，，M0——允許中誤差的絕對值;m1——規范或相應技術文件要求的成果中誤差;m2——檢測中誤差（高精度檢測時取m2=0）。注1：M——成果中誤差的絕對值。注2：S——質量分數（分數值根據數學精度的絕對值所在區間進行內插）

1.5 報表輸出

根據《測繪成果質量檢查與驗收》（GB/T 24356-2009）及相關行業標準的要求，工具軟件可自動生成標準格式的《平面精度檢測記錄表》和《高程精度檢測記錄表》（Excel格式）。

2 ?內業檢查系統

基于FME軟件，采用B/S架構，開發了“基礎地理信息數據在線檢查系統”，實現了規則庫構建、檢查方案配置、內業自動檢查、質量自動評定和報表輸出等功能。內業檢查主要是根據規范和設計要求，對幾何、拓撲、屬性、格式等面向建庫要素的檢查，以提高數據庫的準確性，減少數據冗余等。

2.1 總體架構

數據庫層采用Oracle數據庫，基礎軟件層采用Windows2008、FME Server和VS，應用層實現用戶管理、規則構建、規則發布、方案配置和在線質檢等功能。

2.2 作業流程

作業流程為規則構建、規則發布、方案配置、數據上載和結果下載。

2.2.1 規則構建

根據《測繪成果質量檢查與驗收》等規范及設計要求，利用FME Desktop對多源數據支撐和強大的GIS分析能力，編輯FME模塊，構建幾何、拓撲、屬性、格式等方面的檢查規則。目前已構建規則100余項，基本滿足我市DLG項目檢驗的需求，包括打折線檢查、幾何參數檢查、自相交檢查、面線套合檢查、數據結構檢查等。規則發布利用FME Desktop編輯的檢查規則（FME 模塊），需發布到FME Server服務器，才能被基礎地理信息在線檢查系統調用。管理員利用FME Server的發布功能即可實現。

2.2.2 方案配置

管理員根據檢查項目的實際需求，進行檢查方案的配置。配置主要包含兩個方面的內容，一是對規則庫規則的參數進行配置;二是以規則為基本單元，靈活組合規則庫中的規則。方案一次配置，多次使用。

2.2.3 數據上載

普通用戶將待檢查數據上傳到服務器端，選擇檢驗方案，服務器即可自動進行內業檢查，同時集成《測繪成果質量檢查與驗收》中的質量評定模型，自動進行質量評定和報表輸出。基礎地理信息在線檢查系統支持多任務同步檢查。

2.2.4 結果下載

普通用戶將檢查結果下載到客戶端。

2.3. 特點

（1）支持多任務同步在線檢查。系統采用B/S架構，支持多任務同步在線檢查，即多個作業員可同步進行檢查，提高了作業效率。

（2）支持多源DLG數據檢查。利用FME 應用軟件對多種格式的支持，可實現dwg、mdb等多種格式的DLG數據的檢查。

（3）規則可自定義。規則庫構建和方案配置階段可對規則庫參數進行定義，例如相關檢查閾值的配置等。

（4）規則庫可擴展。根據需要，可利用FME Desktop應用軟件，定義編輯新的規則模塊，通過FME Server相關功能發布后，即可實現規則庫的擴展。

（5）方案可靈活配置。根據相關規范和項目設計書，靈活配置規則參數，自由組合相關規則，形成個性化的檢查方案，以滿足不同的檢查需求。

（6）高度集成相關規范和設計的要求。在規則構建階段，根據《測繪成果質量檢查與驗收》等規范及相關設計對檢查內容的要求，對檢查內容和檢查指標進行集成。同時，引入《測繪成果質量檢查與驗收》的質量評定模型，實現錯漏自動判定，分數自動統計，質量自動評定，報表自動輸出等功能。

3 ?數據融合工具

經質量檢查后的數字線劃圖成果，為保證應用的效率，需在入庫前進行數據融合工作，筆者基于ArcGIS Engine開發的數字線劃圖融合工具，實現了數字線劃圖面要素的融合。

數字線劃圖生產成果一般以圖幅為單元進行提交，數字線劃圖面要素融合就是把內圖廓線兩邊的同一面狀地物進行數據融合，因此，在融合算法的實現中，須以內圖廓線作為接邊線，在接邊線附近搜索要素，進行幾何匹配和屬性匹配，并對匹配上的面要素進行融合[2-3]。

3.1 算法實現

根據接邊線給定一定閾值構建相鄰圖幅緩沖區，在緩沖區內選擇要素，進行幾何和屬性匹配，匹配一致的即認為是同一地物要素，最后進行數據融合。

3.2 緩沖區構建

以兩幅相鄰的數字線劃圖接邊圖幅線為基準，給定一定的距離閾值，沿接邊線兩邊分別生成兩個緩沖區（A緩沖區和B緩沖區）。

3.3 要素選擇

以A、B緩沖區為單元，通過空間分析，選擇與緩沖區相交的面要素，形成A要素集和B要素集。

3.4 幾何匹配

采用迭代算法，對A要素集和B要素集中的面要素進行幾何匹配。兩要素集中的面要素分別與接邊線進行空間分析，獲得與接邊線的相交線，稱為線和線，通過分析兩線的重合度，來判斷是否匹配。

3.5 屬性匹配

幾何匹配的兩要素不一定描述的是同一地物，需引入屬性進行二級判讀，不同類型面狀地物引入的屬性有所不同。例如，房屋面要素可根據房屋結構、層數等屬性是否一致進行判讀，植被面要素可根據植被類別等屬性是否一致進行判讀。若屬性一致，則可判斷兩要素屬性匹配。

3.6 數據融合

幾何和屬性均匹配的兩要素，則可認為是同一地物。利用ArcGIS Engine 提供的函數進行幾何合并和屬性規整，實現接邊面要素的融合。

4 ?結語

數字線劃圖外業空間位置精度檢驗、內業檢查及入庫前數據融合等工具軟件，為保障數字線劃圖成果的質量和使用效率提供了重要的技術手段，一定程度上提升了作業的自動化水平，提高了作業效率，規范了作業行為。

該系列的工具軟件也存在很大的提升空間，例如，空間位置精度檢驗工具與測量儀器內置軟件進行集成可進一步提高該項檢查工作的自動化水平;內業檢查系統可通過作業實踐，進一步的優化模塊，改進算法，減少經驗閾值類參數的設置，以進一步的提高檢查效率;數字線劃圖數據融合工具，可進一步拓展，實現對線要素的融合，進一步減少數字線劃圖數據庫冗余，提高數字線劃圖成果在線使用的供給能力。

參考文獻

[1] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 24356-2009，測繪成果質量檢查與驗收[S].北京：2009：12-38.

[2] 趙江洪.地理信息系統中多圖幅接邊的設計與實現[J].測繪科學，2004（1）：45-46.

[3] 曹健，李國忠，徐效波，等.基于ArcGIS Engine的多幅數字地形圖接邊算法研究[J].測繪與空間地理信息，2010（2）：76-78.