王金棟，韓文立，章立博，葛 娟

(國家測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心，北京 100830)

基于已有資料的自動(dòng)質(zhì)檢技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

王金棟，韓文立，章立博，葛 娟

(國家測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心，北京 100830)

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和專題資料數(shù)據(jù)等在測(cè)繪質(zhì)檢領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，如果還是僅僅依靠質(zhì)檢人員使用這些資料數(shù)據(jù)進(jìn)行手工檢查已不能滿足需要，因此，研發(fā)一套利用資料數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)質(zhì)檢的軟件系統(tǒng)是非常有必要的。本文通過分析當(dāng)前常見的資料數(shù)據(jù)在質(zhì)檢領(lǐng)域的應(yīng)用，以ArcGIS Engine為開發(fā)組件，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于已有資料的自動(dòng)化質(zhì)檢軟件，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了道路編碼屬性項(xiàng)檢查、行政區(qū)劃代碼檢查等功能，提高了成果數(shù)據(jù)質(zhì)檢的效率。

質(zhì)檢；資料數(shù)據(jù)；ArcGIS Engine組件

隨著測(cè)繪地理信息事業(yè)的蓬勃發(fā)展，測(cè)繪產(chǎn)品在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，如房產(chǎn)測(cè)繪、導(dǎo)航電子地圖等。而測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量[1]是測(cè)繪事業(yè)和地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生命，不僅關(guān)系著國民經(jīng)濟(jì)又快又好發(fā)展，關(guān)系國家主權(quán)、安全和民族尊嚴(yán)，也事關(guān)人民群眾的切身利益，因此加強(qiáng)對(duì)測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量的檢查是測(cè)繪質(zhì)檢部門的職責(zé)。當(dāng)前，委托檢驗(yàn)與監(jiān)督檢驗(yàn)是保證測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量的兩大重要手段。

近年來，從國家測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心對(duì)國家重大測(cè)繪工程項(xiàng)目成果質(zhì)量的驗(yàn)收情況來看，驗(yàn)收工作的工作量非常大，驗(yàn)收工期短，時(shí)間緊迫，這就使得質(zhì)檢人員的勞動(dòng)強(qiáng)度很大。此外，由于質(zhì)檢人員的工作經(jīng)驗(yàn)不同[2]，對(duì)于質(zhì)量評(píng)價(jià)體系理解不同，對(duì)同一成果數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)可能不同。用檢查軟件進(jìn)行自動(dòng)檢查，不僅可以大大減輕手工檢查的工作量，還可以檢查出手工檢查難以發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，具有人工檢查不可替代的優(yōu)勢(shì)[3]，而且還能對(duì)成果數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀公正的評(píng)價(jià)。因此，應(yīng)盡可能地將手工檢查的內(nèi)容利用先進(jìn)的地理信息技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器自動(dòng)檢查。通過實(shí)際的手工檢查發(fā)現(xiàn)，參考已有資料數(shù)據(jù)的屬性信息與成果數(shù)據(jù)的屬性信息進(jìn)行比對(duì)，是手工檢查的一項(xiàng)重要內(nèi)容，特別是在第一次全國地理國情普查項(xiàng)目[4]中，諸多成果要素屬性都要與專題資料數(shù)據(jù)的屬性進(jìn)行比對(duì)，為了使這部分手工檢查的工作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢查，結(jié)合當(dāng)前已有資料數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，開發(fā)了一套基于已有資料屬性信息與成果數(shù)據(jù)屬性信息比對(duì)的質(zhì)檢系統(tǒng),期望提高質(zhì)檢效率的問題。

1 資料數(shù)據(jù)分析研究

資料數(shù)據(jù)包括專題數(shù)據(jù)等許多數(shù)據(jù)，通過這些資料數(shù)據(jù)可以綜合獲取國情國貌，大大減少了外業(yè)工作量，提高了效率，此外，這些資料數(shù)據(jù)中有些是驗(yàn)收過程常用到的，因此，有必要對(duì)其進(jìn)行分析。

1.1 資料數(shù)據(jù)的特性、種類和數(shù)據(jù)格式

資料數(shù)據(jù)的種類和形式是非常多樣的，根據(jù)本系統(tǒng)的需要將資料種類分為兩大類：一類是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，另一類為專題資料數(shù)據(jù)。其中，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)包括1∶5萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、1∶1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、大比例尺地理信息數(shù)據(jù)、控制點(diǎn)資料等；行業(yè)專題數(shù)據(jù)資料[5]包括水利普查數(shù)據(jù)，林業(yè)專題數(shù)據(jù)，國土資源部門的土地權(quán)屬數(shù)據(jù)、城區(qū)圖、規(guī)劃圖以及旅游專題地圖，鐵路、各級(jí)公路、道路相關(guān)專題資料，統(tǒng)計(jì)、民政、環(huán)境等相關(guān)部門資料等。資料的數(shù)據(jù)格式也是形式多樣，有矢量數(shù)據(jù)格式，如GDB、MDB等，文檔格式包括Word、Excel、PDF等；影像數(shù)據(jù)格式包括TIF、Grid等。本文僅討論矢量數(shù)據(jù)格式。

1.2 資料數(shù)據(jù)與成果數(shù)據(jù)位置關(guān)系分析

資料數(shù)據(jù)圖層是點(diǎn)層、線層、面層，成果數(shù)據(jù)圖層也是點(diǎn)層、線層、面層，那么當(dāng)資料數(shù)據(jù)與成果數(shù)據(jù)疊加在一起時(shí)，單從幾何形狀考慮二者之間的空間關(guān)系[6]有可能是點(diǎn)與點(diǎn)重合、點(diǎn)在線上、點(diǎn)在面內(nèi)、線與線重合、線在面內(nèi)、面面重疊，面在面內(nèi)等。這么多空間關(guān)系還得從實(shí)際數(shù)據(jù)和技術(shù)可行性兩方面進(jìn)行考慮，分析哪些空間關(guān)系是自動(dòng)檢查可行的。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于已有資料的自動(dòng)質(zhì)檢技術(shù)研究綜合考慮數(shù)字測(cè)繪成果的分類分層結(jié)構(gòu)、各類地物要素的屬性結(jié)構(gòu)等特征，結(jié)合數(shù)據(jù)成果中地物要素表達(dá)規(guī)律，研究了質(zhì)檢中數(shù)字測(cè)繪成果資料的處理方法。使用圖形相關(guān)技術(shù)、屬性比對(duì)技術(shù)，通過資料與成果要素相關(guān)關(guān)系的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了使用已有成果資料對(duì)當(dāng)前成果的檢查。該質(zhì)檢技術(shù)在模塊設(shè)計(jì)上首先需要獲取成果數(shù)據(jù)矢量圖層和資料數(shù)據(jù)矢量圖層，然后還要設(shè)定成果數(shù)據(jù)矢量圖層字段與資料數(shù)據(jù)矢量圖層字段的映射關(guān)系，此外還要明確成果數(shù)據(jù)矢量圖層要素與資料數(shù)據(jù)矢量圖層要素之間的空間關(guān)系，最后利用后臺(tái)GIS軟件提供的服務(wù)功能完成屬性對(duì)比，并將結(jié)果輸出。這樣質(zhì)檢人員只需要簡(jiǎn)單的選擇和設(shè)定即可輕松完成屬性值的比較，大大減少檢查屬性所花費(fèi)的時(shí)間。系統(tǒng)模塊功能流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)模塊功能流程

2.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于GIS組件進(jìn)行二次開發(fā)，將GIS平臺(tái)組件與可視化開發(fā)工具相結(jié)合進(jìn)行集成開發(fā)，開發(fā)的效率較高[7]，因此采用ArcGIS Engine作為GIS組件。而.NET開發(fā)技術(shù)是當(dāng)前形勢(shì)下比較流行的技術(shù)，開發(fā)周期短，復(fù)雜度較低，開發(fā)成本低[8]，而且能與Windows操作系統(tǒng)無縫結(jié)合，因此選用Visual Studio 2010作為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)的語言為C#，操作系統(tǒng)為Windows 7。軟件目前實(shí)現(xiàn)了道路編碼屬性項(xiàng)檢查、行政區(qū)劃代碼檢查、水域線層的屬性檢查等3項(xiàng)功能，系統(tǒng)主界面如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)主界面

2.2.1 道路編碼屬性項(xiàng)檢查

在一些待驗(yàn)收的測(cè)繪項(xiàng)目中，高速公路出入口作為交通設(shè)施中的一項(xiàng)，是重點(diǎn)檢查的要素，高速公路出入口在成果數(shù)據(jù)中常用點(diǎn)表示，而資料數(shù)據(jù)中的高速公路中心線用線表示，根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)定，高速公路出入口就定位在高速公路中心線上，這樣二者之間就構(gòu)成了點(diǎn)在線上的空間關(guān)系。資料數(shù)據(jù)已把道路的屬性信息賦給道路中心線，如常見的道路編碼屬性項(xiàng)就賦給道路中心線。而高速公路出入口也具有道路編碼屬性項(xiàng)，高速公路出入口與它所在道路中心線的道路編碼屬性值通常是一致的，這樣系統(tǒng)依據(jù)已知的空間關(guān)系，即可對(duì)道路編碼屬性值的一致性進(jìn)行比較。同理，成果數(shù)據(jù)要素與資料數(shù)據(jù)要素之間構(gòu)成點(diǎn)在線上空間關(guān)系的，都可使用該功能模塊進(jìn)行屬性值比較。

2.2.2 行政區(qū)劃代碼檢查

矢量成果數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，經(jīng)常會(huì)涉及對(duì)行政區(qū)劃面圖層的行政區(qū)代碼值進(jìn)行檢查，而目前關(guān)于行政區(qū)劃代碼的權(quán)威資料多是數(shù)據(jù)點(diǎn)圖層，將兩個(gè)圖層套合在一起，點(diǎn)圖層被面圖層所包含，構(gòu)成了點(diǎn)在面內(nèi)的空間關(guān)系，對(duì)于某一個(gè)圖斑與落入該圖斑的點(diǎn)，它們的行政區(qū)劃代碼應(yīng)該一樣，如果圖斑與落入該圖斑的點(diǎn)在行政區(qū)劃代碼不一致，因?yàn)辄c(diǎn)圖層是現(xiàn)有的行政區(qū)劃權(quán)威資料，那么該圖斑的行政區(qū)劃代碼很可能是不正確的，將此結(jié)果提示質(zhì)檢員，最終由質(zhì)檢人員對(duì)結(jié)果進(jìn)行甄別。

2.2.3 水域線層的屬性項(xiàng)檢查

在地理國情普查項(xiàng)目檢查過程中，河流、水渠作為水域中的重要組成成員，也是驗(yàn)收檢查中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。當(dāng)河流、水渠的寬度小于某一值時(shí)，在成果數(shù)據(jù)中用線表示，并賦給屬性信息，即使有的河流寬度較寬，用面表示，但是依然將這條河流的屬性信息賦給它的河流結(jié)構(gòu)線或河流中心線上。因此，河流、水渠的“線”是屬性信息的主要載體。資料數(shù)據(jù)是水利部提供的水利普查數(shù)據(jù)，這些水利矢量數(shù)據(jù)中水系線層與成果數(shù)據(jù)的河流、水渠線層疊加在一起，會(huì)發(fā)現(xiàn)基本上構(gòu)成了線與線重合的空間關(guān)系，然后系統(tǒng)將對(duì)應(yīng)的要素之間屬性信息進(jìn)行比較并將結(jié)果輸出。同理，對(duì)道路線層屬性信息檢查時(shí)，也可用軟件調(diào)用交通部提供的交通數(shù)據(jù)來比較道路屬性。

2.3 系統(tǒng)應(yīng)用

試驗(yàn)分別選取西藏自治區(qū)那曲地區(qū)巴青縣、湖南省株洲市的醴陵市等矢量成果數(shù)據(jù)進(jìn)行功能測(cè)試，通過測(cè)試，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證，試驗(yàn)的結(jié)果得到了質(zhì)檢專家們的一致認(rèn)可。在開展的地理國情普查項(xiàng)目驗(yàn)收工作中，軟件下發(fā)給國檢測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心各質(zhì)檢處室使用，極大地提高了檢查成果數(shù)據(jù)的效率，下面以巴青縣為例，說明軟件的檢測(cè)能力。該區(qū)域成果數(shù)據(jù)水域線層有約7300多條水域，其中1600多條水域的水利行業(yè)編碼屬性有確切的編碼值，資料數(shù)據(jù)選取水利部提供的水利普查數(shù)據(jù)，水利普查數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于該縣的水利數(shù)據(jù)也用線層表示，這樣兩個(gè)矢量要素?cái)?shù)據(jù)空間關(guān)系為線與線重合，都具備水利行業(yè)編碼屬性，可進(jìn)行一致性比較，兩圖層疊加效果如圖3所示。

運(yùn)行完成后，輸出的是矢量格式的結(jié)果數(shù)據(jù)，將結(jié)果數(shù)據(jù)加載到系統(tǒng)中來，看到結(jié)果的信息如圖4所示。

從試驗(yàn)的時(shí)間和結(jié)果來看，系統(tǒng)運(yùn)行這幾千條參與比較的數(shù)據(jù)，時(shí)間花銷非常小，可以用“秒殺”來形容，但是系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果有時(shí)會(huì)有誤報(bào)，主要是因?yàn)樯僭S對(duì)應(yīng)要素間套合“離譜”引起的，誤報(bào)結(jié)果在合理范圍之內(nèi)，質(zhì)檢人員需對(duì)結(jié)果進(jìn)行核實(shí)，因此，質(zhì)檢人員的檢查時(shí)間主要是花費(fèi)在核實(shí)結(jié)果上，這次運(yùn)行大約有50多條結(jié)果記錄輸出。而人工利用肉眼對(duì)幾千條數(shù)據(jù)的屬性值進(jìn)行比較，還需手工記錄錯(cuò)誤結(jié)果，耗時(shí)很大。通常情況下人工檢查時(shí)間是系統(tǒng)檢查時(shí)間的8倍以上。

圖3 成果數(shù)據(jù)與資料數(shù)據(jù)水域線層疊加效果

圖4 輸出結(jié)果

3 結(jié)束語

隨著國家測(cè)繪地理信息局或各省(市、區(qū))測(cè)繪地理信息局開展的測(cè)繪地理信息項(xiàng)目的驗(yàn)收完成，進(jìn)而在生產(chǎn)和質(zhì)檢領(lǐng)域獲得的資料數(shù)據(jù)也越來越豐富，利用已有資料數(shù)據(jù)輔助質(zhì)檢是現(xiàn)階段，也是將來發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)?；谝延匈Y料自動(dòng)化質(zhì)檢系統(tǒng)正是利用現(xiàn)有的資料輔助質(zhì)檢，特別是從該系統(tǒng)在地理國情項(xiàng)目的應(yīng)用來看，確實(shí)提高了質(zhì)檢效率，并且軟件檢查得到的結(jié)果符合要求。但是，該軟件還不夠完美，還有好多可以利用已有資料數(shù)據(jù)檢查的功能需要完善和擴(kuò)充。此外，對(duì)資料的數(shù)據(jù)格式也不能僅停留在矢量數(shù)據(jù)類型上，盡量擴(kuò)大使用資料數(shù)據(jù)類型的范圍。使系統(tǒng)的功能更強(qiáng)大、更健壯、更易用是我們下一步的努力方向。

[1] 王建忠. 數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量管理與控制中若干問題的研究[D]. 武漢: 武漢測(cè)繪科技大學(xué)，2004.

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Research and Implementation of Automatic Quality Control Technology Based on Existing Material Data

WANG Jindong，HAN Wenli，ZHANG Libo，GE Juan

(National Quality Inspection and Testing Center for Surveying and Mapping Products, Beijing 100830, China)

The basic geographic information data and thematic data are widely used in the field of surveying and mapping, if only rely on the quality inspection personnel to use these data into manual inspection has been unable to meet the needs. Therefore, it is necessary to develop a set of software system for automatic inspection using material data.In this paper the application of material data in the field of quality inspection is analyzed, ArcEngine as the development component, an automated quality inspection software based on existing material data is designed and implemented, this system has realized the function of the road code check, the administrative division code check and so on. The efficiency of data quality inspection has improved.

quliaty inspection; mateiral data; ArcGIS Engine component

王金棟，韓文立，章立博，等.基于已有資料的自動(dòng)質(zhì)檢技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪通報(bào)，2017(2)：109-111.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0061.

2016-06-27

測(cè)繪地理信息公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)(201512018)

王金棟(1982—)，男，碩士，工程師，主要從事數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)檢及質(zhì)檢軟件研發(fā)工作。E-mail：wjd_siwei@163.com

P208

A

0494-0911(2017)02-0109-03