王海濤，李宏偉，王振宇

（1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001）

基于ArcGIS Objects的地下管線數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查方法

王海濤1，李宏偉1，王振宇1

（1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001）

通過對影響數(shù)據(jù)質(zhì)量因素的分析，總結(jié)出屬性質(zhì)量檢查、坐標信息檢查、關(guān)聯(lián)信息檢查、超鏈接信息檢查、統(tǒng)計檢查等5個方面的檢查內(nèi)容；運用GIS方法對地下管線成果數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查，并進行了實驗驗證。

質(zhì)量檢查；地下管線；要素類；XML；信息

目前，地下管線數(shù)據(jù)存在的問題有：①一個區(qū)域不同的測區(qū)可能由不同單位測量，各個單位對測量規(guī)范、數(shù)據(jù)規(guī)定的理解掌握不同，工作方法也有細微差別，可能導(dǎo)致整個區(qū)域的管線數(shù)據(jù)存在錯誤[1-3]；②地下管線種類多、隱蔽性強、數(shù)據(jù)量大，在測量過程中由于測量員的測量誤差或操作失誤往往會導(dǎo)致重復(fù)測量、遺漏測量、測量不全面等錯誤；③目前基于GIS方法進行管線數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的方法尚不全面，為運用GIS手段建立城市地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)造成困難。鑒于此，本文結(jié)合某市地下管線外業(yè)成果數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查實踐，提出了運用GIS方法進行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的思路，闡述了具體的方法，并以某市地下管線測量數(shù)據(jù)為例，進行了實驗驗證。

1 檢查內(nèi)容

目前行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查主要包括空間參考系、屬性精度、位置精度、完整性、時間精度、邏輯一致性、附件質(zhì)量和表征質(zhì)量8個方面的內(nèi)容[4,5]。其中，參考系、時間精度、表征質(zhì)量和附件質(zhì)量屬于外業(yè)測量檢查內(nèi)容，不能使用內(nèi)業(yè)方法進行檢查。對于內(nèi)業(yè)來說，檢查的是其余4個方面，本文主要介紹在內(nèi)業(yè)中，如何利用GIS方法檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量。本文將內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的內(nèi)容劃分為屬性質(zhì)量檢查、坐標檢查、關(guān)聯(lián)信息檢查、超鏈接信息檢查和統(tǒng)計檢查5個部分。檢查的流程圖如圖1所示。

1.1 數(shù)據(jù)的屬性檢查

它主要檢查數(shù)據(jù)的屬性是否符合一般測量要求，以及數(shù)據(jù)的屬性精度和部分邏輯一致性。其主要思路是設(shè)置屬性檢查規(guī)則和檢查字段，構(gòu)建初始化的檢查模板。這個模板其實就是XML語言寫的文件，通過讀取該文件，在編程環(huán)境中加載文件數(shù)據(jù)，針對屬性檢查的每一種檢查規(guī)則，編寫相應(yīng)的檢查算法，檢查出錯誤信息，并把錯誤信息以表格形式展示出來。

圖1 質(zhì)量檢查流程圖

1.1.1 屬性值域檢查

主要檢查屬性各字段值的取值范圍和限制規(guī)則是否錯誤，如物探點號在測區(qū)范圍內(nèi)不唯一、屬性為空、屬性值不在特定范圍內(nèi)、探測單位代碼字段值為空等。

1.1.2 屬性的邏輯性檢查

檢查屬性值之間的對應(yīng)關(guān)系是否正確，如排水管線有電壓值、電纜數(shù)，排水管線中水從大管徑流向小管徑，非排水類管線的排水流向字段值不為空，管線點的點符號代碼字段值與其附屬物字段值不匹配等[6]。

以上檢查方法檢查的字段屬性之間都是“與”的關(guān)系，如選擇了X字段和Y字段后，2個字段之間是“和”的關(guān)系，如果需要檢查的字段之間是“或”、“非”或其他任意關(guān)系，就需要實現(xiàn)自定義檢查。在本文設(shè)計的自定義檢查中，檢查字段之間可以是“與、或、非”或者其他任意關(guān)系，可隨意組合檢查條件，擴展了檢查的范圍。

1.2 坐標信息質(zhì)量檢查

主要檢查數(shù)據(jù)的位置精度，即檢查要素的圖上坐標和屬性表中坐標是否在一個規(guī)定的容差內(nèi)。進行坐標檢查的主要原因是用戶對圖上坐標進行移動、刪除等操作，而屬性表中坐標未能隨之變化，從而導(dǎo)致坐標對應(yīng)不上，出現(xiàn)錯誤。其方法思路和屬性檢查大體相同，不同之處有2點：①由于各種誤差的存在，圖上坐標和實際坐標可能會有一定的誤差，因此坐標檢查可設(shè)置水平容差和高程容差，在容差范圍內(nèi)的都認為沒有坐標錯誤；②對一般地物而言，其X、Y坐標是必須要有的，否則地物位置無法確定，所以坐標檢查的規(guī)則必須要有“坐標值不可為空”這一檢查規(guī)則。

1.3 關(guān)聯(lián)信息質(zhì)量檢查

關(guān)聯(lián)信息是指2個或2個以上的某些字段有關(guān)聯(lián)，包括點線屬性一對二關(guān)聯(lián)檢查、線線屬性一對一關(guān)聯(lián)檢查。它就是檢查這種關(guān)聯(lián)是否正確，如對于排水來說，排水點和排水線是2個單獨的圖層，但排水點坐標必須在排水線上，否則與實際相悖，會出現(xiàn)錯誤。因此，關(guān)聯(lián)檢查主要是檢查數(shù)據(jù)的邏輯一致性。

關(guān)聯(lián)檢查與屬性檢查不同之處在于：①關(guān)聯(lián)的方式可能有一對二或一對多，也就是一個圖層的某個字段和另一個圖層的2個或多個字段關(guān)聯(lián)，這就增加了檢查的復(fù)雜性；②圖形關(guān)聯(lián)類型的不同也會對檢查結(jié)果產(chǎn)生影響。例如，點線關(guān)聯(lián)中，點可在線兩端，也可在線中間；線面關(guān)聯(lián)中，線可在面上，也可是面的邊界。對于不同的關(guān)聯(lián)類型，需要在具體的檢查算法中判斷是哪種類型，編寫不同的算法。

1.4 超鏈接信息質(zhì)量檢查

超鏈接信息檢查主要是檢查數(shù)據(jù)中是否存在文件路徑以及路徑下是否存在文件。例如，對于地面照片字段，其檢查的就是數(shù)據(jù)中該要素的鏈接字段是否為空，若不為空，則檢查字段值對應(yīng)的路徑下是否存在地面照片，若不存在，則出現(xiàn)錯誤。因此，超鏈接檢查主要是檢查數(shù)據(jù)的完整性。

所謂的“超鏈接”實際上是指對于某一個Feature，如果它檢查字段中有一個字段存在錯誤信息，那么不管其他字段值正確與否，該字段都要在表格中顯示，最關(guān)鍵的是通過正確部分的地址可直接打開文件。例如，某個Feature的地面照片字段檢查正確、內(nèi)部照片字段檢查錯誤，那么由于該字段中存在錯誤信息，這條Feature也要在表格中顯示出來，其中地面照片字段是正確的，那么該字段值對應(yīng)的路徑下就存在這個地面照片文件，通過雙擊該單元格可打開這個文件。

1.5 統(tǒng)計信息檢查

它是對整個圖層要素屬性進行統(tǒng)計，檢查出錯的地方，在一個FeatureClass中，由于每個Feature是不重復(fù)的，而每個Feature都有唯一的ID號，用以標志該Feature，統(tǒng)計檢查就是通過統(tǒng)計這個FeatureClass中每個Feature的ID號，檢查是否有重復(fù)的Feature。具體的方法是遍歷每個Feature，得到它們的ID，檢查ID是否有重復(fù)。

2 檢查方法

首先在ArcMap環(huán)境下構(gòu)建一個工具條（Toolbar），再構(gòu)建可?？看翱冢―ockableWindow），Toolbar用于顯示數(shù)據(jù)檢查工具條，DockableWindow用于顯示檢查窗口及檢查結(jié)果。這部分都是ArcGIS的基本操作，本文不再詳述。

在ArcGIS Objects中，每一個圖層的數(shù)據(jù)源都是一個要素類（FeatureClass），要素類是可存儲空間數(shù)據(jù)的對象類，也是一個空間實體的集合，這些空間實體被用于模擬離散的、具有各類屬性的要素[7]，所以要素類可看成是由具有若干相同字段（Field）的不同要素(Feature)組成，也可看成是一張表，表的行和列分別對應(yīng)FeatureClass的Feature和Field。一個Feature就是一個要素，對應(yīng)于點圖層上的一個點、線圖層上的一條線或面圖層上的一個區(qū)域。要素的Field對應(yīng)這個要素的所有屬性字段，如X坐標、Y坐標、高程等，二者組合起來就是一個要素的某個屬性，如一個點的X坐標。針對需要檢查的內(nèi)容，設(shè)定相應(yīng)的檢查規(guī)則，再選擇需檢查的圖層以及該圖層下要檢查的字段，如先選擇給水管線層，再選擇該層要檢查的字段（坐標字段），檢查出該圖層下坐標字段的錯誤信息。具體檢查算法雖然不同，但大體思路是相同的，首先通過游標（Cursor）得到所選圖層所有的Feature，針對該Feature的選擇字段，判斷該字段的值與選擇的檢查規(guī)則是否一致，若不一致，則顯示錯誤。檢查錯誤的核心算法實際是對Feature和Field對象的組合操作。

地下管線普查內(nèi)業(yè)成果數(shù)據(jù)包括：城市給水、排水、電力、通信等線性管線數(shù)據(jù)，城市測控點、排水點、熱力點等位置數(shù)據(jù)[8]。由于每一種檢查又包括不同的檢查規(guī)則，這些規(guī)則少則1、2個，多則數(shù)十個，為了對它們進行有效管理，本文通過Liquid XML Data Binder把所有檢查規(guī)則寫成XML文件，通過讀取XML文件，加載具體的檢查規(guī)則。構(gòu)建XML檢查規(guī)則有2方面好處：①如果要對檢查規(guī)則進行增加、修改、刪除，可直接在XML文件中修改，方便對檢查規(guī)則的管理；②當檢查規(guī)則增加后，只需在具體的檢查代碼中再加一個判斷，在該判斷下編寫新增規(guī)則的檢查算法就可以了，這樣也方便對檢查算法的管理。最終的檢查結(jié)果可以報表形式打印。

3 實驗驗證

本文以某市的地下管線普查數(shù)據(jù)為實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合ArcGIS Object平臺與C#編程實現(xiàn)了地下管線數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的實驗驗證。本文以屬性檢查為例進行說明，具體步驟如下：

1）在ArcMap中構(gòu)建質(zhì)量檢查環(huán)境，包括構(gòu)建Toolbar、Commands、Dockablewindow，加載相關(guān)組件。

2）通過Liquid XML Data Binder創(chuàng)建對應(yīng)屬性檢查的XML文件，XML文件中包含具體的檢查規(guī)則，將XML文件導(dǎo)入到工程中。

3）在DockableWindow中創(chuàng)建檢查界面，在檢查規(guī)則組中讀取XML文件。在檢查圖層中加載ArcMap中加載的地圖圖層。

4）在屬性檢查界面中，選擇檢查規(guī)則和檢查圖層，如果選擇執(zhí)行檢查，彈出屬性檢查配置對話框，該對話框中加載了XML文件中建立的所有字段，選擇要檢查的字段（見圖2）；如果選擇自定義檢查，彈出自定義屬性規(guī)則檢查配置對話框（見圖3），通過組合不同的字段設(shè)置檢查條件。

圖2 屬性檢查字段配置圖

圖3 屬性檢查字段組合配置圖

5）編寫實際的檢查算法，執(zhí)行檢查，在屬性檢查界面中顯示出錯誤信息，并可將錯誤信息以表格形式打印。

參照屬性檢查的設(shè)計模式，設(shè)計另外4種檢查，檢查的主界面大致相同，都是先選擇檢查規(guī)則和檢查圖層，主要的區(qū)別是字段配置界面和算法不同。

[1] 陳華.淺談城市地下管線普查成果數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查[J].四川測繪，2008(2):85-87

[2] CJJ61-2003.城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 解智強，李俊娟，郭貴州,等.地下管線探測成果的質(zhì)量檢查方法[J].地理空間信息，2012,10(1):129-131

[4] 夏薔哲.關(guān)于城市地下管線信息化數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的探討[J].北京測繪，2010(3):57-60

[5] 楊伯剛,張保剛,陶迎春,等.城市地下管線數(shù)據(jù)建庫與共享應(yīng)用[M].北京：測繪出版社, 2011

[6] 張春森.管網(wǎng)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法[J].測繪通報,1998(10):22-24

[7] 李崇貴,陳崢,豐德恩,等.ArcGIS Engine組件式開發(fā)及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2012

[8] CJJ8-99.城市測量規(guī)范[S].

Underground Pipeline Data Quality Check Method Based on ArcGIS Objects

byWANG Haitao

Based on the analysis of the factors aff ecting data quality, this paper summed attribute quality checks, coordinate information check related information check hyperlink information checks, statistical checks fi ve aspects of the inspection contents, checked the contents against the five proposed method using GIS results of underground pipeline data quality check method, and verifi ed this method by experiment.

quality inspection,pipeline,feature class,XML,information

P208

B

1672-4623（2014）02-0060-02

10.11709/j.issn.1672-4623.2014.02.021

2013-07-16。

項目來源：國家自然科學(xué)基金資助項目（41140012、41271392）。

王海濤，碩士，研究方向為語義相似度計算、GIS開發(fā)與應(yīng)用。