李宣銳，花向紅，周慶俊，何玉劍

（1.武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，湖北武漢 430079；2.武漢大學(xué)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與防治研究中心，湖北武漢 430079；3.莆田市國土局，福建莆田 351100）

大比例尺地形圖入庫前質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

李宣銳1,2，花向紅1,2，周慶俊3，何玉劍3

（1.武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，湖北武漢 430079；2.武漢大學(xué)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與防治研究中心，湖北武漢 430079；3.莆田市國土局，福建莆田 351100）

介紹了大比例尺地形圖入庫前質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要性，給出了模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法應(yīng)用于大比例尺地形圖入庫前質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型和方法，并結(jié)合工程實(shí)例數(shù)據(jù)來驗(yàn)證方法的可行性,為大比例尺地形圖入庫提供了質(zhì)量保障的依據(jù)。

大比例尺地形圖；質(zhì)量評(píng)價(jià)；模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法

目前，我國很多城市已經(jīng)或正在建立本市的城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，而建立城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的重要數(shù)據(jù)源就是現(xiàn)有大比例尺數(shù)字地形圖。高質(zhì)量的數(shù)據(jù)源才能構(gòu)成高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫，從而為實(shí)現(xiàn)對(duì)地形圖的專題信息提取、數(shù)據(jù)挖掘等應(yīng)用提供更精準(zhǔn)的服務(wù)。所以在地形圖入庫前，為了了解地形圖的數(shù)據(jù)是否合格，質(zhì)量是否滿足GIS的要求，需要進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。地形圖傳統(tǒng)的質(zhì)量評(píng)價(jià)法通常是采用缺陷扣分法：以“幅”為單位，將滿分設(shè)為 100分，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量缺陷程度進(jìn)行扣分，再將各缺陷扣分值累加，最后用滿分值減去累加的扣分值，得到的最后分值即為該幅產(chǎn)品的評(píng)判值，以此判斷它的質(zhì)量等級(jí)。缺陷扣分法雖然操作簡(jiǎn)便，易于量化和分等定級(jí)，但該方法只能在缺陷和非缺陷之間以及缺陷的程度上進(jìn)行評(píng)定，是一種基于剛性的質(zhì)量觀，其對(duì)缺陷的認(rèn)定過于絕對(duì)。然而，數(shù)字地形圖質(zhì)量評(píng)價(jià)中所采用的“優(yōu)秀”、“良好”、“及格”、“不及格”等質(zhì)量指標(biāo)都是模糊概念，所以運(yùn)用上述方法會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果比較粗糙。為此，本文將模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法應(yīng)用于數(shù)字地形圖入庫前的質(zhì)量評(píng)價(jià)中。該方法特點(diǎn)是在于改善了傳統(tǒng)方法剛性評(píng)價(jià)，充分尊重?cái)?shù)據(jù)的模糊性，提高了質(zhì)量評(píng)價(jià)的精度，更具有科學(xué)性、嚴(yán)密性和統(tǒng)一性，為數(shù)字地形圖評(píng)價(jià)提供了一種比較好的數(shù)學(xué)工具。

1 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)地形圖質(zhì)量方法

利用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)地形圖質(zhì)量是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理，首先建立因素集和評(píng)價(jià)集，將模糊概念用模糊集合來描述，再對(duì)影響地形圖質(zhì)量的因素一一評(píng)定，建立質(zhì)量綜合評(píng)定的模糊矩陣，最后確定各影響因素的隸屬度，依“隸屬度最大及聚類分析原則”確定質(zhì)量等級(jí)。

建立因素集和評(píng)價(jià)集是模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)地形圖質(zhì)量首要工作。影響地形圖的質(zhì)量取決于多種因素，這些因素構(gòu)成一個(gè)集合，稱為“因素集”，用U代表因素集，即U=[幾何精度,圖形質(zhì)量,屬性精度,邏輯一致性,完整性]。對(duì)其中的每個(gè)因素做出評(píng)價(jià)組成的集合，叫做“評(píng)價(jià)集”，用V代表評(píng)價(jià)集，選擇4個(gè)評(píng)價(jià)級(jí)組成一個(gè)評(píng)價(jià)集，即V=[優(yōu)級(jí)品，良級(jí)品，合格品，不合格品]。而大比例尺數(shù)字地形圖入庫質(zhì)量取決于下面5個(gè)因素：

1）幾何精度：除了少數(shù)需要更改的要素外，整理后的要素應(yīng)與原圖中對(duì)應(yīng)的要素在幾何位置上完全一致；相鄰圖幅要素的幾何位置應(yīng)接邊；

2）圖形質(zhì)量：整理后的地形圖數(shù)據(jù)的圖形表示應(yīng)正確并符合新版圖式的規(guī)定；整理后的地形圖中，圖形應(yīng)正確、完整、美觀，無遺漏、無添加、無重復(fù)、無明顯變形；不允許存在不合理的懸掛線、回頭線、偽節(jié)點(diǎn)、冗余節(jié)點(diǎn)、碎線、面積為零的多邊形、空注記等；

3）屬性精度：地形要素的分類編碼應(yīng)正確無誤；地形要素的屬性信息應(yīng)完整、正確；相鄰圖幅同一要素的屬性信息應(yīng)一致；

4）邏輯一致性：面狀區(qū)域應(yīng)閉合，屬性應(yīng)一致；相關(guān)要素處理應(yīng)正確；要素幾何類型應(yīng)正確，具有唯一性；

5）完整性：地形要素應(yīng)與原圖保持一致，無遺漏；地形要素的幾何描述應(yīng)完整；數(shù)據(jù)的分層與組織應(yīng)正確，不得有重復(fù)或遺漏；數(shù)據(jù)說明的內(nèi)容應(yīng)正確、完整；注記應(yīng)完整、正確，字體應(yīng)一致。

考慮到各種因素對(duì)地形圖質(zhì)量的影響程度各有不同，所以正確地給因素賦予權(quán)重對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)有很重要的意義。建立相應(yīng)的權(quán)重集 A=[a1a2…an]，確定權(quán)重可采用層次分析法和特爾菲測(cè)定法等方法。本文根據(jù)工程實(shí)際情況，采用特爾菲測(cè)定法，確定的權(quán)重矩陣為A=[0.2 0.25 0.3 0.1 0.15]。

評(píng)價(jià)地形圖質(zhì)量這一模糊概念為何等級(jí)時(shí)，需要確定其隸屬度。根據(jù)各因素?cái)?shù)據(jù)的分布特征，本文采取“降半梯形”分布公式，公式如下:

式中，U為隸屬度函數(shù);x為某影響因素依據(jù)評(píng)價(jià)集給定的分值。

利用缺陷扣分法對(duì)每個(gè)影響因素打分，所得的分值構(gòu)成如下形式的模糊判斷矩陣R。

所以，模糊數(shù)學(xué)評(píng)判的基本形式為：

式中，A為權(quán)重矩陣；R為隸屬度矩陣；B為評(píng)判結(jié)果向量，表示被批評(píng)事物等級(jí)程度，與評(píng)判集V對(duì)應(yīng)，B向量中數(shù)值最大的隸屬于評(píng)判集V中等級(jí)程度。

2 工程應(yīng)用分析

筆者將以上模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法運(yùn)用于某市的大比例尺數(shù)字地形圖入庫前質(zhì)量評(píng)價(jià)。該批大比例尺地形圖共有 286幅，參與大比例尺地形圖入庫前整理工作的人員共8名，費(fèi)時(shí)2個(gè)月，在入庫前對(duì)地形圖進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，結(jié)果優(yōu)級(jí)品占大多數(shù)，共有 191幅，良級(jí)品89幅，合格品2幅，不合格品4幅。針對(duì)不合格品，根據(jù)實(shí)際缺陷情況選擇返工或者重新獲取地形數(shù)據(jù)。

限于篇幅，這里只給出了一幅地形圖模糊質(zhì)量評(píng)級(jí)情況。表1列出了一幅地形圖質(zhì)量特性計(jì)分情況；將得分帶入隸屬度函數(shù)得模糊判斷矩陣R如下：

根據(jù)最大隸屬度原則，該幅地形圖質(zhì)量評(píng)價(jià)為良級(jí)品。

表1 質(zhì)量特性計(jì)分表

3結(jié)語

盡管模糊評(píng)價(jià)法和傳統(tǒng)的缺陷扣分法有相似的操作步驟，但由于其最后的評(píng)定結(jié)果的算法完全不同，所以意義也不同。模糊評(píng)價(jià)法采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)算法經(jīng)過了嚴(yán)格的邏輯推理，利用各評(píng)價(jià)因子對(duì)不同質(zhì)量等級(jí)的隸屬度來反映其質(zhì)量信息，考慮到了其模糊屬性，利用的信息更充分，得出的結(jié)果也就更為客觀和公正。但其也有需要改進(jìn)的地方：對(duì)于影響地形圖質(zhì)量的各質(zhì)量特性的權(quán)重如何確定，仍然需要尋找一種更科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ā?/p>

[1] 張君華.大比例尺數(shù)字地形圖質(zhì)量自動(dòng)檢查評(píng)價(jià)系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2008

[2] 謝春蓮.淺談數(shù)字地形圖質(zhì)量評(píng)價(jià)量化方法[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009(8):39-40

[3] 周大慶.城市大比例尺數(shù)字測(cè)圖質(zhì)量控制與方法研究[J].地理空間信息，2008，6（3）:81-83

[4] 余章蓉.數(shù)字地形圖質(zhì)量檢查系統(tǒng)研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2008

[5] GB/T 17941-2008數(shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量要求[S]

Quality Evaluation Methods of Large Scale Digital Map Before Import in to Database

by LIXuanrui

Firstly,the importance of quality evaluation of large scale digital map before import into database were introduced.Then the mathematical model and the steps of fuzzy mathematics judgement applied in quality evaluation were given.Lastly,an engineering example was given to verify the feasibility of the method,this method can ensure the quality of large scale digital map before import into database.

large scale digital map,quality evaluation,fuzzy mathematics judgement（Page:73）

P208

B

1672-4623(2011)02-0073-02

2010-09-14

項(xiàng)目來源：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（40901214）；精密工程與工業(yè)測(cè)量國家測(cè)繪局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目（PF2009-2）。

book=4,ebook=330

李宣銳，碩士，研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)研究與應(yīng)用。