答 星，吳克友，羅名海，任 楊，陳 濤，楊曉東

（1.武漢市測(cè)繪研究院,湖北 武漢430022）

地理國(guó)情標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)與驗(yàn)收入庫(kù)的方法研究

答 星1，吳克友1，羅名海1，任 楊1，陳 濤1，楊曉東1

（1.武漢市測(cè)繪研究院,湖北 武漢430022）

結(jié)合武漢市第一次地理國(guó)情標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)與驗(yàn)收入庫(kù)工作的實(shí)踐，闡述了作業(yè)內(nèi)容和實(shí)施方案，探討了標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)階段的數(shù)據(jù)更新、成果驗(yàn)收和資料入庫(kù)三個(gè)重要環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)處理方法和質(zhì)量控制措施，為開(kāi)展常態(tài)化地理國(guó)情監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支撐。

地理國(guó)情；標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)；成果驗(yàn)收；資料入庫(kù)

地理國(guó)情普查是一項(xiàng)重大的國(guó)情國(guó)力調(diào)查，是全面獲取地理國(guó)情信息的重要手段，也是掌握地表自然、生態(tài)以及人類(lèi)活動(dòng)情況的基礎(chǔ)性工作[1]。第一次全國(guó)地理國(guó)情普查工作于2013年7月開(kāi)始，2015年12月完成預(yù)驗(yàn)收。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)工作于2015年6月30日開(kāi)始，分為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)與驗(yàn)收入庫(kù)2個(gè)部分。這項(xiàng)工作解決了初始普查數(shù)據(jù)獲取時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)之間國(guó)情要素變化的更新問(wèn)題，并形成了全國(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的地理國(guó)情普查本底數(shù)據(jù)庫(kù)。本文以武漢市地理國(guó)情普查工作為基礎(chǔ)，探討了標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)與驗(yàn)收入庫(kù)階段中數(shù)據(jù)更新、成果驗(yàn)收、資料入庫(kù)3個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)處理方法和質(zhì)量控制措施，為開(kāi)展常態(tài)化地理國(guó)情監(jiān)測(cè)及成果應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

武漢市測(cè)繪研究院承擔(dān)了武漢市第一次地理國(guó)情普查工作，普查范圍總面積8 577 km2，涵蓋了7個(gè)中心城區(qū)和6個(gè)新城區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)工作始于2015年6月8日，止于7月30日。驗(yàn)收入庫(kù)工作于7月31日展開(kāi)，8月31日通過(guò)省級(jí)驗(yàn)收并完成入庫(kù)工作。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)與驗(yàn)收入庫(kù)工作可分為數(shù)據(jù)更新、成果驗(yàn)收、資料入庫(kù)3個(gè)階段。數(shù)據(jù)更新是利用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)影像與相關(guān)專(zhuān)題資料對(duì)變化區(qū)域的地理要素進(jìn)行更新。全過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行“兩檢一審”的質(zhì)量控制措施。成果驗(yàn)收由湖北省測(cè)繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站負(fù)責(zé)，需經(jīng)概查和詳查修改并確認(rèn)無(wú)誤后方可入庫(kù)。資料入庫(kù)工作由湖北省測(cè)繪成果檔案館負(fù)責(zé)，根據(jù)地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)入庫(kù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)入庫(kù)前還需要進(jìn)行軟件檢查和接邊檢查。最終成果用于構(gòu)建地理國(guó)情普查本底數(shù)據(jù)庫(kù)。具體流程如圖1所示。

1 數(shù)據(jù)更新過(guò)程中的問(wèn)題處理

依據(jù)相關(guān)規(guī)定要求[2]，結(jié)合武漢市特點(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際，武漢市測(cè)繪研究院制定了《武漢市第一次地理國(guó)情普查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)實(shí)施方案》，以保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)要求的全部普查成果。重點(diǎn)核準(zhǔn)對(duì)象有：

圖1 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)與驗(yàn)收入庫(kù)工作流程圖

1）地表覆蓋。檢查初始普查中TAG值為4的圖斑變化情況；非人工建造類(lèi)別變更為人工建造類(lèi)別以及人工建造類(lèi)別發(fā)生顯著變化的情況；更新由人為因素導(dǎo)致的圖斑變化，不更新季節(jié)性、重復(fù)性變化；更新后的圖斑TAG值重新定義為5。

2）地理國(guó)情要素。更新變更的道路中心線、水系結(jié)構(gòu)線以及上漲的高水位界；更新2014與2015年變更的各類(lèi)行政區(qū)劃單元、社會(huì)經(jīng)濟(jì)區(qū)域單元和城鎮(zhèn)綜合功能單元。

3）元數(shù)據(jù)。記錄變化區(qū)域的元數(shù)據(jù)，更新初始普查階段的元數(shù)據(jù)。

4）遙感解譯樣本。對(duì)新增地理要素、新增地表覆蓋類(lèi)型以及標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)變化較大的要素進(jìn)行拍照取樣并納入到解譯樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中。

1.1 更新區(qū)域的標(biāo)定方式

標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)包括自然和人文多方面內(nèi)容，需充分利用遙感影像及各種普查資料確定變化區(qū)域，制定合理的更新規(guī)則，有利于提高工作效率和質(zhì)量，更有助于普查成果與專(zhuān)項(xiàng)普查數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)一致[3]。以國(guó)普辦下發(fā)的2015年1～4月的資源三號(hào)衛(wèi)星影像、天繪衛(wèi)星影像為基礎(chǔ)，經(jīng)ERDAS、PCI等遙感軟件進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差、FME進(jìn)行坐標(biāo)仿射變換以及INPHO軟件對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)和勻色處理后即可作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)工作的影像數(shù)據(jù)源[4]。更新過(guò)程主要結(jié)合以下4種方式標(biāo)定變化區(qū)域：①對(duì)初始普查生產(chǎn)中TAG值為4的圖斑進(jìn)行逐一核準(zhǔn)，核準(zhǔn)已有變化區(qū)域（如施工區(qū)、采掘場(chǎng)等）是否完成變化、范圍是否發(fā)生改變；②基于eCognition遙感影像變化檢測(cè)，對(duì)兩期遙感影像進(jìn)行解譯分類(lèi)并作對(duì)比分析，識(shí)別初始普查生產(chǎn)中TAG值為

1或3的圖斑中的變化區(qū)域（如房屋拆遷、農(nóng)田改造等）；③協(xié)調(diào)市區(qū)相關(guān)委辦單位，收集與地理國(guó)情相關(guān)的專(zhuān)題資料，甄別出新增、變更的國(guó)情要素并進(jìn)行定位上圖或外業(yè)核準(zhǔn)；④對(duì)中心城區(qū)和重點(diǎn)變化區(qū)域（如BOUA8區(qū)域）采取人工排查為主，其他手段為輔，確保重點(diǎn)區(qū)域更新到位。綜合運(yùn)用上述4種方法是快速鎖定變化區(qū)域、提高數(shù)據(jù)更新效率的關(guān)鍵。

1.2 利用FME軟件提高數(shù)據(jù)更新的效率

標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)更新具有聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，任何一處變化都要對(duì)地表覆蓋、地理國(guó)情要素、元數(shù)據(jù)、遙感解譯樣本進(jìn)行同步更新，確保各類(lèi)數(shù)據(jù)的一致性[5]。利用FME中的轉(zhuǎn)換器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理可提高更新效率。以新增道路的更新為例，地表覆蓋中的無(wú)軌道路在國(guó)情要素中需采集道路中心線并依據(jù)相關(guān)專(zhuān)題資料或外業(yè)核準(zhǔn)填寫(xiě)道路名稱(chēng)、車(chē)道數(shù)等屬性信息，利用FME中的CenterLineReplacer轉(zhuǎn)換器可同步生成新增道路的相關(guān)屬性，這樣既能保證中心線采集精度又能提高作業(yè)效率。再以LCA層更新后產(chǎn)生的面連續(xù)問(wèn)題為例，按規(guī)范要求，CC分類(lèi)碼一致且生產(chǎn)標(biāo)記信息TAG值為1或3的相鄰圖斑可作融合處理，但不能與更新圖斑（TAG值為5）相融合。借助FME工具能有效解決這一問(wèn)題，先經(jīng)Test轉(zhuǎn)換器將TAG值分組分離，Passed用通道輸出TAG值為1或3的覆蓋要素，F(xiàn)ailed通道輸出TAG值為5的要素，然后分別利用Dissolver轉(zhuǎn)換器依據(jù)CC碼值相同的條件計(jì)算相鄰圖斑，并導(dǎo)出接邊線用于人工修改，從而解決地表覆蓋數(shù)據(jù)CC碼相同的相鄰圖斑按TAG值自動(dòng)融合的問(wèn)題。模塊化編碼如圖2所示。

圖2 相鄰圖斑按TAG值自動(dòng)融合

1.3 基于Arcpy的圖形屬性分離更新方法

對(duì)變化區(qū)域的國(guó)情要素更新主要涉及要素圖形修測(cè)和要素屬性更新2個(gè)方面。前者以標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)影像為依據(jù)，后者則需在前者的基礎(chǔ)上經(jīng)人工核準(zhǔn)后修改。對(duì)于圖形變化小而屬性變化大的要素圖層，屬性修改需對(duì)該圖層要素進(jìn)行獨(dú)占，從而降低了要素核準(zhǔn)更新效率。為使圖形編輯與屬性修改兩部分并行開(kāi)展，可將原編輯圖層轉(zhuǎn)為中心點(diǎn)層，使中心點(diǎn)的屬性修改與原圖層的圖形更新分開(kāi)進(jìn)行，通過(guò)在ArcGIS的PYTHON編譯器中調(diào)用Arcpy Module編寫(xiě)的腳本實(shí)現(xiàn)空間分析、屬性替換的功能，核心函數(shù)利用了SelectLayerByLocation（空間匹配需要修改的要素）和CalculateField（計(jì)算需替換的屬性值）。然后在Toolbox中設(shè)計(jì)可視化界面，這樣便于設(shè)定待更新的屬性項(xiàng)，最后將更新過(guò)的中心點(diǎn)層與原圖層中的要素進(jìn)行空間匹配并更新相應(yīng)的屬性項(xiàng)。該方法適用于地理要素或元數(shù)據(jù)中圖形變化量小而屬性修改量大的圖層，避免了切分要素圖層后產(chǎn)生的后期接邊問(wèn)題以及原圖層屬性項(xiàng)設(shè)置的更改。其Toolbox界面如圖3。

圖3 屬性替換Toolbox界面

2 成果檢查驗(yàn)收階段的質(zhì)量控制

根據(jù)《地理國(guó)情普查檢查驗(yàn)收與質(zhì)量評(píng)定規(guī)定》，實(shí)施單位需對(duì)成果質(zhì)量進(jìn)行過(guò)程檢查和最終檢查，對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行修改并保存相關(guān)質(zhì)檢記錄，上交省質(zhì)檢站進(jìn)行成果驗(yàn)收。省質(zhì)檢站根據(jù)地理國(guó)情普查成果資料種類(lèi)分為資料審查組、概查組、詳查組、元數(shù)據(jù)及解譯樣本組5個(gè)分組展開(kāi)質(zhì)檢工作，確保成果質(zhì)量。除文檔資料目錄規(guī)整由人工完成外，其余4個(gè)環(huán)節(jié)涉及成果種類(lèi)多、數(shù)據(jù)量大、質(zhì)量要求高，需要采用相應(yīng)的機(jī)查程序輔助質(zhì)檢，從而提高質(zhì)檢效率。概查質(zhì)檢采用地理國(guó)情普查成果質(zhì)量檢查驗(yàn)收軟件，詳查質(zhì)檢采用Geoway Checker for NC 和武漢大學(xué)開(kāi)發(fā)的國(guó)情普查質(zhì)檢系統(tǒng)。

機(jī)查軟件能夠排查出大量關(guān)于數(shù)據(jù)完整性、邏輯一致性、屬性精度等方面的問(wèn)題，如單一要素圖層中的懸掛點(diǎn)與偽結(jié)點(diǎn)、面重疊與縫隙、復(fù)合要素與最小上圖面積、屬性填寫(xiě)不規(guī)范等[6]。利用相關(guān)要素層間的關(guān)系進(jìn)行疊置分析，可排查如道路中心線是否落入LCA層中、水系面和結(jié)構(gòu)線的關(guān)系、LCA層中水系要素與HYDA層的邏輯關(guān)系錯(cuò)誤等問(wèn)題。大部分機(jī)查錯(cuò)誤可經(jīng)人工修改解決，如元數(shù)據(jù)及解譯樣本，但對(duì)地表覆蓋數(shù)據(jù)中的合理性面連續(xù)（大于10萬(wàn)節(jié)點(diǎn)圖斑需要分塊）和地理要素中合理性邏輯或?qū)傩藻e(cuò)誤，需核實(shí)參考資料或相關(guān)技術(shù)文件確認(rèn)無(wú)誤后，填寫(xiě)合理性問(wèn)題說(shuō)明，供質(zhì)檢驗(yàn)收人員參考。

即使機(jī)查軟件的功能再?gòu)?qiáng)大也無(wú)法完全替代人工檢查環(huán)節(jié)。成果概查時(shí)要對(duì)要素屬性與參考資料一致性進(jìn)行驗(yàn)核，如跨區(qū)域或跨圖幅的重大地理要素（道路、水系等）需保持要素的連續(xù)性，不應(yīng)出現(xiàn)某一國(guó)道貫穿武漢市，但中心區(qū)卻只采集了城市道路等類(lèi)似錯(cuò)誤；成果詳查時(shí)應(yīng)避免地表覆蓋采集未考慮投影差改正以及城鎮(zhèn)功能單元未按圍墻采集造成的精度超限等問(wèn)題。解譯樣本詳查則需考慮樣本照片拍攝主題是否明晰、拍攝距離和姿態(tài)是否與地表覆蓋圖斑協(xié)調(diào)一致等問(wèn)題。對(duì)省質(zhì)檢站驗(yàn)收過(guò)程中提出的問(wèn)題逐一整改后，需編寫(xiě)相關(guān)統(tǒng)計(jì)報(bào)告，并最終通過(guò)普查成果驗(yàn)收工作。

3 資料入庫(kù)階段的問(wèn)題處理方法

成果驗(yàn)收階段與資料入庫(kù)階段的檢查內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)不同，前者主要檢查測(cè)區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)邏輯一致性、屬性與參考資料一致性、數(shù)據(jù)完整性等問(wèn)題，而后者重點(diǎn)檢查測(cè)區(qū)間數(shù)據(jù)的邏輯一致性、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)范性等問(wèn)題。為統(tǒng)一全省入庫(kù)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，利用ArcGIS對(duì)入庫(kù)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括弧段錯(cuò)誤修復(fù)處理（densify）、幾何圖斑修復(fù)（repair geometry）、復(fù)合要素炸散處理（multipart to singlepart），以消除不同采編軟件數(shù)據(jù)規(guī)范不一致或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中軟件精度差異造成的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題。

3.1 檢查軟件發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的排查

入庫(kù)預(yù)處理后的成果數(shù)據(jù)利用湖北省地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)入庫(kù)檢查軟件逐項(xiàng)對(duì)要素?cái)?shù)據(jù)、地表覆蓋、元數(shù)據(jù)、解譯樣本進(jìn)行質(zhì)檢。處理入庫(kù)質(zhì)檢問(wèn)題更多地要求作業(yè)員對(duì)照各種參考資料特別是外業(yè)調(diào)查情況來(lái)修改，不能為軟件質(zhì)檢合格而修改合理性錯(cuò)誤。入庫(kù)階段是以區(qū)縣級(jí)行政區(qū)為單元，而成果驗(yàn)收階段以武漢市為整體驗(yàn)收，因此需對(duì)成果驗(yàn)收合格的庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)裁切。裁切過(guò)程中會(huì)在接邊處產(chǎn)生較多微小面（低于1 m2）和面折刺（小于5°折角）問(wèn)題，此類(lèi)問(wèn)題必須逐一修改。微小面采取就近就大合并原則，利用ArcGIS軟件中的Eliminate工具可批量處理這一問(wèn)題，面折刺則通過(guò)在折角處增加結(jié)點(diǎn)，調(diào)整折角大小來(lái)處理。入庫(kù)檢查軟件對(duì)國(guó)情要素屬性項(xiàng)值域檢查、層內(nèi)（層間）拓?fù)錂z查、要素聯(lián)通性檢查存在部分誤報(bào)的錯(cuò)誤，如飛地造成的行政區(qū)代碼完整性問(wèn)題，需核實(shí)是否已按規(guī)范填寫(xiě)行政區(qū)變更表；再如LRDL層RN值不連續(xù)、LCTL和LVLL層NAME值不連續(xù)等情況，出現(xiàn)這些問(wèn)題時(shí)首先排查是否因邊界裁切造成，再依據(jù)參考資料和外業(yè)調(diào)查實(shí)際情況綜合判斷。但也有些看似誤報(bào)的錯(cuò)誤，從數(shù)據(jù)邏輯嚴(yán)密性角度出發(fā)，也可能是人為原因造成，如孤立水系網(wǎng)錯(cuò)誤，經(jīng)核實(shí)水系資料或影像，大多因遺漏水系線或地下暗泉要素缺失等人為原因造成。最終排查的合理性錯(cuò)誤需逐項(xiàng)填寫(xiě)錯(cuò)誤說(shuō)明，以供入庫(kù)質(zhì)檢人員審核。

3.2 接邊檢查過(guò)程中的質(zhì)量控制

經(jīng)入庫(kù)軟件質(zhì)檢后的成果數(shù)據(jù)以區(qū)（縣）為單位與相鄰區(qū)（縣）進(jìn)行接邊要素檢查，保證境界線兩側(cè)成果數(shù)據(jù)的空間位置和屬性值一致。由于接邊區(qū)（縣）面積和境界長(zhǎng)度有別，直接對(duì)入庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件接邊檢查的運(yùn)算負(fù)荷太大，最好先用FME軟件用邊界線緩沖區(qū)（如緩沖1 km2）對(duì)相鄰區(qū)（縣）數(shù)據(jù)進(jìn)行裁切，再用裁切后的數(shù)據(jù)進(jìn)行接邊檢查。利用ArcGIS的Model編譯器構(gòu)造模塊化編程，實(shí)現(xiàn)裁切庫(kù)中同名的線、面要素層逐一接邊檢查。其基本思路是：對(duì)線接邊要素層（如HYDL、道路層等）需先將接邊線相交的線要素轉(zhuǎn)換為首尾節(jié)點(diǎn)要素（feature vertices to points），然后將邊界線上點(diǎn)要素進(jìn)行空間疊置分析。分析結(jié)果中屬性相同且點(diǎn)間距為零的點(diǎn)表明線要素能夠完全接邊，而對(duì)點(diǎn)間距大于0或?qū)傩皂?xiàng)有差異的點(diǎn)，則視為線要素接邊有誤，并將該點(diǎn)保存至相應(yīng)的問(wèn)題圖層中，便于人工修改；對(duì)面接邊要素層（如BOUA1～9境界層、LCA層等）先按屬性項(xiàng)進(jìn)行面融合處理，處理結(jié)果為合并面則表示該要素空間位置和屬性接邊均無(wú)問(wèn)題。如為分離面則先核準(zhǔn)雙邊要素是否已按資料填寫(xiě)且存在合理的屬性不接邊情況（如BOUA1～9屬性不接邊屬合理），但對(duì)屬性必須接邊的面要素層（如LCA、HYDA層），則將未融合的要素提取接邊線段后，人工逐一修改。以上兩道工序能夠消除入庫(kù)成果的接邊問(wèn)題，以便后續(xù)構(gòu)建全省統(tǒng)一的普查成果本底數(shù)據(jù)庫(kù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

第一次地理國(guó)情普查工作是對(duì)測(cè)繪地理信息部門(mén)的全面檢驗(yàn)，也是推動(dòng)測(cè)繪地理信息事業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一次重大機(jī)遇[7]。地理國(guó)情普查本底數(shù)據(jù)庫(kù)包含豐富的數(shù)據(jù)成果，如地表覆蓋、地理國(guó)情要素、地理統(tǒng)計(jì)單元等，并從地理空間的角度客觀、綜合地分析評(píng)價(jià)國(guó)情國(guó)力，為助力武漢創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)提供重要的信息保障，充分發(fā)揮測(cè)繪地理信息“基礎(chǔ)地理智庫(kù)”的作用。

[1] 國(guó)發(fā)[2013]9號(hào).國(guó)務(wù)院關(guān)于開(kāi)展第一次全國(guó)地理國(guó)情普查的通知[S].

[2] 國(guó)地普辦[2013]12號(hào).第一次全國(guó)地理國(guó)情普查實(shí)施方案[S].

[3] 羅名海.武漢市地理國(guó)情普查的基本思路[J].地理空間信息，2013,11(6):1-2

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1672-4623（2016）10-0016-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.10.004

答星，碩士，高級(jí)工程師，注冊(cè)測(cè)繪師，主要從事攝影測(cè)量與遙感影像生產(chǎn)與應(yīng)用、地理國(guó)情普查和監(jiān)測(cè)工作。

2015-11-20。

項(xiàng)目來(lái)源：精密工程與工業(yè)測(cè)量國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目（PF2012-19）。