李 莉 呂 霖(長江航道測量中心,湖北 武漢 430010)

長江電子航道圖水深點與等深線匹配檢查工具的設(shè)計與實現(xiàn)*

李 莉 呂 霖
(長江航道測量中心,湖北 武漢 430010)

長江電子航道圖中,等深線是保證江上船舶航行安全的重要依據(jù)。由于長江電子航道圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺功能限制,同時缺乏《長江電子航道圖制作規(guī)范》JT/T765-2009應(yīng)用經(jīng)驗,水深點和等深線匹配關(guān)系一直是制約電子航道圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率以及質(zhì)量的重要因素。為了保證數(shù)據(jù)質(zhì)量,結(jié)合長江電子航道圖數(shù)據(jù)預(yù)處理平臺和源數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺的優(yōu)勢,基于不同程序語言研發(fā)一套點線匹配關(guān)系自動檢查工具。通過智能化的處理方式,實現(xiàn)跨平臺檢查和錯誤回溯,在確保數(shù)據(jù)質(zhì)量的同時,提高點線匹配關(guān)系的檢查效率,從而提高數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率。

長江電子航道圖;點線關(guān)系匹配;質(zhì)量檢查;自動化

作為長江電子航道圖的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),源數(shù)據(jù)的生產(chǎn)直接影響了電子航道圖的生產(chǎn)質(zhì)量與效率。然而,由于《長江電子航道圖制作規(guī)范》JT/T765-2009是首次應(yīng)用于內(nèi)河電子航道圖制作,相應(yīng)質(zhì)檢工具還有待完善,因此,基于該規(guī)范進行電子航道圖質(zhì)檢工具的研發(fā),為后期工作提供更好的支撐,具有十分重要的現(xiàn)實意義。

在電子航道圖中,等深線是保證艦船航行安全重要依據(jù),在正確反映河底地貌的同時,數(shù)據(jù)的時效性也是影響電子航道圖質(zhì)量的重要因素之一。傳統(tǒng)上,等深線的生產(chǎn)是先由計算機程序根據(jù)測繪數(shù)據(jù)進行自動勾繪,再經(jīng)過人工核對和修改而生成。因此整個生產(chǎn)過程對人員的依賴性較強,同時由于人員誤操作而導(dǎo)致的錯誤也很難被檢測出來,嚴重地影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。本質(zhì)檢工具利用ArcObject軟件開發(fā)包在Arc Map平臺上通過程序的方式,將相關(guān)匹配關(guān)系進行約束固化,檢查電子航道圖源數(shù)據(jù)中水深點和等深線匹配關(guān)系,同時將錯誤導(dǎo)出為通用格式,且實現(xiàn)跨平臺的錯誤回溯功能,檢查正確率達到了100%,實現(xiàn)了檢查過程全自動化。

1 設(shè)計與思路

1.1 總體思路

梳理源數(shù)據(jù)中水深點以及等深線的編輯流程,確定導(dǎo)致點線匹配關(guān)系錯誤出現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),根據(jù)《長江電子航道圖制作規(guī)范》JT/T765-2009以及《長江電子航道圖等值線及水陸分界線勾繪規(guī)則》固化點線匹配關(guān)系檢查規(guī)則,開發(fā)點線匹配檢查工具,同時導(dǎo)出錯誤檢查報告,便于錯誤回溯及及時修改。

1.2 技術(shù)方案

等深線的生產(chǎn)編輯流程是首先將原始測量的水深數(shù)據(jù)導(dǎo)入至清華山維平臺中,通過計算機程序設(shè)定算法自動生成等深線要素,人工進行修線和檢查后,再將等深線要素導(dǎo)入到Arc Map生產(chǎn)平臺,轉(zhuǎn)換為源數(shù)據(jù)中的等深線物標。因此,等深線物標的生產(chǎn)編輯涉及到兩個生產(chǎn)平臺,以最大檢查的正確率以及最簡單快速的修改操作為原則,對比Arc Map平臺和清華山維平臺的優(yōu)缺點(見表1),將本質(zhì)檢工具分為兩個部分:基于Arc-Map平臺的點線匹配關(guān)系檢查以及基于清華山維平臺的錯誤回溯。

表1 清華山維平臺和Arc Map平臺對比

利用Arc Map平臺中物標間空間關(guān)系明確且易于得到的優(yōu)點,基于該平臺判斷點線匹配關(guān)系,并導(dǎo)出通用格式的檢查結(jié)果文件。將文件導(dǎo)入到清華山維平臺中,將錯誤顯示在操作界面上,并提供錯誤信息,提示操作人員修改。

(1)基于Arc Map平臺的點線匹配關(guān)系質(zhì)檢。在Arc Map生產(chǎn)編輯平臺中,如果計算每個水深點與其對應(yīng)的等深線的關(guān)系,需要遍歷該點到整個圖幅中每條等深線的垂直距離,找到與其相鄰的等深線,再判斷水深點的深度值與相鄰等深線的深度值是否相符,這樣做不僅計算量大,效率低下,而且判斷極易出現(xiàn)錯誤。而點面關(guān)系是非常直觀、易于判斷且準確率高的。因此,在Arc Map平臺中判斷水深點與等深線是否匹配就轉(zhuǎn)化為判斷水深點的深度值與其所在深度區(qū)的深度范圍是否相符這樣一個簡單的數(shù)學(xué)問題。主要流程如下圖1:

圖1 基于Arc Map檢查點線匹配關(guān)系主體流程

(2)錯誤回溯。清華山維預(yù)處理平臺中提供了腳本語言以支持數(shù)據(jù)處理功能擴展。腳本語言遵循VBScri t和JScri t語言標準,支持用戶二次開發(fā),使用者可根據(jù)集成命令、語言規(guī)則、函數(shù)等方便快捷實現(xiàn)諸如數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)檢查等應(yīng)用。錯誤文件格式為TXT,主要包含以下內(nèi)容:X,Y,錯誤描述(X、Y分別是錯誤水深點的坐標)。

在清華山維平臺中用VBSrcipt語言直接讀取錯誤文件,并調(diào)用平臺自帶模塊將錯誤顯示在操作界面中,操作人員可根據(jù)錯誤提示一一修改水深點與等深線的匹配關(guān)系。

2 軟件編碼與實現(xiàn)

2.1 基于Arc Map平臺的點線匹配關(guān)系質(zhì)檢

AO是ESRI公司ArcGIS家族中應(yīng)用程序Arc Map,ArcCatalog的開發(fā)平臺。它是基于COM技術(shù)所構(gòu)建的一系列COM組件集。通過AO可完成很多GIS功能,包括:空間數(shù)據(jù)的查詢檢索、編輯和分析;空間數(shù)據(jù)管理和維護等。

本工具正是使用AO開發(fā),調(diào)用空間數(shù)據(jù)查詢等函數(shù)實現(xiàn)的。涉及到的主要函數(shù)或接口如表2所示:

表2 AO開發(fā)涉及的主要函數(shù)或接口

程序流程如圖2所示:

圖2 基于Arc Map平臺的點線匹配質(zhì)檢程序流程

部分源代碼如下:

(1)遍歷檢查區(qū)域內(nèi)所有的深度區(qū),確定其深度范圍

(2)遍歷每個深度區(qū)包含的水深點,比較水深點的水深值是否在深度區(qū)的深度范圍內(nèi)

2.2 錯誤回溯至預(yù)處理平臺

利用VBScript語言讀取錯誤文件中的錯誤信息,并調(diào)用清華山維平臺自帶的數(shù)據(jù)檢查模塊,將錯誤的水深點展示在操作界面之中,主要是通過調(diào)用SSProcess對象中相關(guān)函數(shù)實現(xiàn)的。SSProcess是清華山維平臺缺省定義的對象,無需在腳本中專門定義即可直接使用,是與清華山維平臺交互的主要入口對象。錯誤回溯主要調(diào)用SSprocess對象的函數(shù)如表3所示:

表3 錯誤回溯功能調(diào)用函數(shù)功能

源代碼如下:

3 使用效果

目前,點線匹配關(guān)系檢查工具已應(yīng)用于電子航道圖源數(shù)據(jù)生產(chǎn)工作中。該工具中點線匹配檢查規(guī)則可靈活定制,而且“一次定制,多次使用”,不但操作方便,而且檢查效率高,檢查時間從傳統(tǒng)的以天計算提高到以小時計算,大大減輕了人工操作的強度,同時檢查準確率也達到了100%,大幅度地提高了電子航道圖源數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

圖3上側(cè)為點線匹配關(guān)系檢查工具的操作界面,下側(cè)為用戶自定義檢查規(guī)則界面。操作人員在設(shè)置檢查區(qū)域、錯誤文件保存路徑以及檢查規(guī)則后,點擊“應(yīng)用”按鈕,計算機程序自動開始檢查區(qū)域內(nèi)的點線匹配關(guān)系,檢查結(jié)果用標記的形式顯示,操作人員從圖形上可以很直觀地在Arc Map平臺中看到錯誤之處。而且,用于錯誤提示的標記僅顯示在操作界面中,并未真正保存到源數(shù)據(jù)庫中,因此無需調(diào)整數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu),也不會影響源數(shù)據(jù)的存儲和管理。Arc Map平臺采用的是CGCS2000坐標系,清華山維平臺采用的是北京54坐標系,因此,要實現(xiàn)跨平臺的錯誤聯(lián)動,將Arc Map平臺中錯誤水深點的CGCS2000坐標轉(zhuǎn)換為清華山維平臺中的北京54坐標。

圖3 點線匹配關(guān)系檢查工具操作界面

由于在Arc Map平臺中修改點線匹配關(guān)系,操作復(fù)雜,耗時耗力,而且修改正確率也會受到人工操作的影響。操作人員將日志文件導(dǎo)入到清華山維平臺中,可以達到修改工時少,修改正確率高,返工率低的目的。錯誤修改界面中以明顯的十字叉“╳”代表錯誤,與Arc Map平臺中的錯誤提示一一對應(yīng),操作人員可根據(jù)系統(tǒng)的提示逐個修改錯誤,避免了漏改的情況。

4 結(jié)論

點線匹配關(guān)系檢查工具解決了電子航道圖源數(shù)據(jù)生產(chǎn)中水深點和等深線匹配檢查耗費人力,且正確率不高的關(guān)鍵問題,通過數(shù)字化、智能化的處理方式,使點線檢查規(guī)則靈活可定制,并實現(xiàn)了跨平臺檢查和修改,在確保生產(chǎn)質(zhì)量的同時,大大提高了點線匹配關(guān)系的檢查效率。因此,本研究成果具有較好的推廣和應(yīng)用價值,可直接應(yīng)用到長江干線航道智能化建設(shè)中去,具有非常重要的現(xiàn)實意義和顯著的經(jīng)濟效益。

U644.38

A

1672-9846(2013)02-0070-05

2013-03-18

李 莉(1981-),女,湖北武漢人,長江航道測量中心電子航道圖研發(fā)運行中心工程師,主要從事長江電子航道圖研發(fā)工作。

呂 霖(1989-),女,湖北監(jiān)利人,長江航道測量中心電子航道圖研發(fā)運行中心助理工程師,主要從事電子航道圖生產(chǎn)制作研究。