葛銀華+吳國(guó)青+康昆+劉明仁+王夢(mèng)妮

摘要：針對(duì)城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)質(zhì)檢的繁瑣性，分析了用地及建筑信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，研究了數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)、質(zhì)檢項(xiàng)功能設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)質(zhì)檢實(shí)現(xiàn)方法，研發(fā)了基于ArcEngine的城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)質(zhì)檢軟件，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)檢的準(zhǔn)確性和效率。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量檢查；用地及建筑信息數(shù)據(jù)；ArcEngine

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）35-0255-03

Study on Quality Checking Method for Urban Land and Building Information Data

GE Yin-hua1， WU Guo-qing2 ， KANG Kun1 ， LIU Ming-ren1， WANG Meng-ni1

（1.School of Geomatics Science and Technology，Nanjing Tech University， Nanjing 211816， China； 2. Suzhou Surveying & Mapping Institute Co.，Ltd.， Suzhou 215006， China）

Abstract： In the view of the complexity of quality checking method for urban land and building information data， the quality evaluation standard of urban land and building information data is analyzed， the organizational structure of the data、quality checking function design and the implementation method of quality checking for data is studied， the quality checking software of urban land and building information data Based on ArcEngine is developed，improve the accuracy and efficiency of quality checking method for urban land and building information data.

Key words： quality checking； urban land and building information data； ArcEngine

1 背景

當(dāng)前，城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于城市用地信息分析規(guī)劃平臺(tái)建設(shè)與電子地圖制作等多種GIS服務(wù)。同時(shí)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市用地及建筑地塊亦隨之快速變化，為保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定期更新。在數(shù)據(jù)采集、處理與入庫(kù)等操作中，由于儀器系統(tǒng)誤差、外界條件干擾和操作者誤操作等因素，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò)。因此，數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查是數(shù)據(jù)入庫(kù)前的必要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)人工質(zhì)量檢查的方式效率低且難以保證質(zhì)檢精度，研究城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)智能質(zhì)檢方法顯得尤為重要。本文結(jié)合城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)，分析用地及建筑信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)例數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)并開發(fā)基于ArcEngine的城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)質(zhì)檢軟件，提高了數(shù)據(jù)生產(chǎn)及應(yīng)用部門數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的正確性和效率。

2 城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)

城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)以ArcGIS的File Geodatabase格式存儲(chǔ)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，分為分幅數(shù)據(jù)庫(kù)和總數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)地方用地及建筑信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，分幅數(shù)據(jù)庫(kù)名采用圖幅號(hào)+用地或建筑標(biāo)識(shí)的命名規(guī)范。無(wú)論在分幅數(shù)據(jù)庫(kù)或總數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)中只存在1個(gè)要素類，且均為面狀要素。若干質(zhì)檢項(xiàng)需建立拓?fù)?，拓?fù)涞慕⒈仨氃谝丶?，而?shù)據(jù)庫(kù)中不存在要素集，數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)對(duì)拓?fù)涞慕a(chǎn)生了不便。

圖1為城市用地分幅數(shù)據(jù)庫(kù)525.00-507.50（GH）.gdb與建筑分幅數(shù)據(jù)庫(kù)525.00-507.50（JZ）.gdb的疊加效果，圖中深灰色要素為用地信息數(shù)據(jù)，淺灰色要素為建筑信息數(shù)據(jù)。在特定用地要素區(qū)域范圍內(nèi)只能存在與用地要素相匹配的建筑要素，這是用地信息數(shù)據(jù)與建筑信息數(shù)據(jù)之間的重要關(guān)聯(lián)關(guān)系。

3 城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)質(zhì)檢軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件體系架構(gòu)

ArcEngine是ArcGIS系列產(chǎn)品的開發(fā)平臺(tái)，具有簡(jiǎn)潔、靈活、易用、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1]，是一套完備的GIS組件庫(kù)和工具庫(kù)，可以開發(fā)自定義的GIS桌面程序[2]。本文基于ArcEngine二次開發(fā)平臺(tái)，完成城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查功能。

如圖2所示，軟件依據(jù)平臺(tái)層、數(shù)據(jù)層、組件層和功能層進(jìn)行設(shè)計(jì)。平臺(tái)層為軟件的運(yùn)行平臺(tái)，屬于基礎(chǔ)層；數(shù)據(jù)層包括待質(zhì)檢的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)字典配置庫(kù)及質(zhì)檢結(jié)果輸出數(shù)據(jù)庫(kù)等軟件使用的數(shù)據(jù)對(duì)象；組件層采用面向?qū)ο蟮乃枷耄贏rcEngine組件進(jìn)行開發(fā)；功能層為人機(jī)交互主界面，承載質(zhì)檢方案、質(zhì)量檢查和入庫(kù)更新等功能，是整個(gè)軟件的核心，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響著軟件的正確性與效率。

此外，軟件內(nèi)部作了模塊化設(shè)計(jì)，降低了各功能的耦合性，提高了軟件的可維護(hù)性。在設(shè)計(jì)架構(gòu)時(shí)，軟件在保證質(zhì)檢準(zhǔn)確性和效率的前提下，著重考慮靈活性和擴(kuò)展性，采用模塊式開發(fā)和基于質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)配置庫(kù)的方案設(shè)計(jì)，以滿足不同項(xiàng)目的需要[3]。

3.2 軟件主要功能設(shè)計(jì)

軟件功能主要分為質(zhì)量檢查模塊和入庫(kù)更新模塊，其中質(zhì)量檢查模塊針對(duì)用地及建筑信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行批量化檢查，入庫(kù)更新模塊是對(duì)質(zhì)檢通過的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)入庫(kù)更新工作。根據(jù)地方用地及建筑質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，質(zhì)量檢查模塊主要包含以下檢查項(xiàng)：1）文件規(guī)范性檢查；2）結(jié)構(gòu)符合性檢查；3）要素類名稱正確性檢查；4）面重疊檢查；5）有效區(qū)域檢查；6）用地范圍與建筑范圍拓?fù)潢P(guān)系檢查；7）用地類型與建筑類別一致性檢查；8）微小面檢查；9）接邊檢查；10）面裂隙檢查；11）用地編碼有效性檢查；12）鄰近用地要素編碼唯一性檢查；13）建筑類別/結(jié)構(gòu)/層數(shù)有效性檢查。endprint

4 城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)質(zhì)檢軟件的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

4.1 軟件實(shí)現(xiàn)

根據(jù)用地及建筑信息數(shù)據(jù)質(zhì)檢的實(shí)際應(yīng)用需求，以“簡(jiǎn)單實(shí)用，易于擴(kuò)展”為原則，在Windows環(huán)境下，基于Visual Studio 2010開發(fā)環(huán)境和ArcEngine組件，采用C#編程語(yǔ)言，設(shè)計(jì)開發(fā)了用地及建筑信息數(shù)據(jù)質(zhì)檢軟件。在城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查方面，軟件可取代ArcGIS桌面產(chǎn)品，達(dá)到節(jié)約成本、提高質(zhì)檢正確性和效率的目的[4]，軟件界面如圖3所示。

在軟件中進(jìn)行用地GDB、建筑GDB和質(zhì)檢輸出路徑輸入（路徑可為單一數(shù)據(jù)庫(kù)路徑或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的文件夾路徑）、檢查項(xiàng)勾選、閾值輸入等操作便可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，將質(zhì)檢結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)與原數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行疊加，可快速定位錯(cuò)誤數(shù)據(jù)供工作人員進(jìn)行復(fù)核修改。在人機(jī)交互過程中，軟件對(duì)閾值格式不正確與路徑不存在等各種可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況設(shè)定了應(yīng)對(duì)處理程序，提高了軟件的健壯性。軟件還設(shè)定了檢查項(xiàng)勾選狀態(tài)的記憶、閾值的記憶與全選反選等多種便捷的功能，使軟件操作更為簡(jiǎn)便。

4.1.1 基礎(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)

1） 路徑的自動(dòng)解析

路徑輸入存在數(shù)據(jù)庫(kù)全路徑與文件夾路徑兩種模式。全路徑可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)檢；文件夾路徑可實(shí)現(xiàn)對(duì)文件夾下所有數(shù)據(jù)庫(kù)的批量質(zhì)檢。程序在執(zhí)行時(shí)獲取路徑框中字符串，首先判斷該路徑是否存在，若不存在則報(bào)錯(cuò)，若存在則解析字符串，若字符串以.gdb結(jié)尾，則判斷此路徑為數(shù)據(jù)庫(kù)全路徑并讀取該路徑數(shù)據(jù)庫(kù)，若解析字符串得出路徑不是以.gdb結(jié)尾，則判為文件夾路徑并尋找該文件夾下所有后綴名為.gdb的文件，批量讀取這些數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行質(zhì)檢。質(zhì)檢結(jié)果輸出路徑為文件夾路徑，軟件將在文件夾下自動(dòng)生成質(zhì)檢結(jié)果。

2） 模版數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

顧及軟件的運(yùn)行速度，在軟件安裝目錄下建立ErrGDB.gdb、subsheet.gdb和TempGDB.gdb三個(gè)模版數(shù)據(jù)庫(kù)。其中，ErrGDB.gdb為質(zhì)檢結(jié)果模版數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中已建有各質(zhì)檢項(xiàng)模板要素類，程序進(jìn)行質(zhì)檢結(jié)果輸出時(shí)，將ErrGDB.gdb拷貝到設(shè)定的質(zhì)檢結(jié)果路徑下，將各質(zhì)檢項(xiàng)檢查結(jié)果寫入各模版要素類，沒有寫入質(zhì)檢結(jié)果的要素類被刪除；SubSheet.gdb為接幅表數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)有圖幅信息數(shù)據(jù)，主要用于有效區(qū)域檢查和接邊檢查等涉及圖幅的檢查項(xiàng)；TempGDB.gdb用于拓?fù)涞慕?，TempGDB.gdb下設(shè)有要素集，因?yàn)榇|(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)中不存在要素集，面重疊檢查和面裂隙檢查等檢查項(xiàng)需建立拓?fù)?，而拓?fù)涞慕⒈仨氃谝丶校詸z查時(shí)將要素類拷貝到TempGDB.gdb下的要素集中進(jìn)行拓?fù)浞治?，可較好地解決待檢查數(shù)據(jù)庫(kù)不能進(jìn)行拓?fù)浞治龅谋锥?。以上模板?shù)據(jù)庫(kù)的建立解決了用地及建筑信息數(shù)據(jù)庫(kù)組織結(jié)構(gòu)的弊端，同時(shí)提高了軟件的運(yùn)行效率。

4.1.2 質(zhì)檢功能的實(shí)現(xiàn)

質(zhì)檢模塊功能中的用地范圍與建筑范圍拓?fù)潢P(guān)系檢查、用地類型與建筑類別一致性檢查和接邊檢查實(shí)現(xiàn)方法如下：

1） 用地范圍與建筑范圍拓?fù)潢P(guān)系檢查

城市用地和建筑存在任一建筑必然屬于某一類型用地的關(guān)系，因此，數(shù)據(jù)庫(kù)中用地要素與建筑要素之間正確的空間拓?fù)潢P(guān)系為：建筑要素必然被某一用地要素完全包含。此檢查的目的是查出不符合用地要素與建筑要素之間正確空間拓?fù)潢P(guān)系的區(qū)域，即用地要素與建筑要素存在覆蓋的區(qū)域。實(shí)現(xiàn)流程如圖4所示。

顧及檢查項(xiàng)需建立拓?fù)?，將用地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和建筑數(shù)據(jù)庫(kù)分別拷貝到TempGDB.gdb下的要素集中，建筑數(shù)據(jù)庫(kù)拷貝一份，用地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)拷貝兩份；通過面覆蓋拓?fù)錂z查出建筑與用地要素類間存在面覆蓋的建筑要素，將存在面覆蓋的建筑要素拷貝到用地分類要素類中進(jìn)行要素類內(nèi)的面重疊拓?fù)錂z查出面重疊的部分；通過另一份用地分類要素類同一要素類中的面重疊拓?fù)錂z查出用地分類要素類中本身存在的面重疊部分；將要素類間的面重疊部分剔除掉用地要素類內(nèi)的面重疊部分即為最終質(zhì)檢結(jié)果。

2） 用地類型與建筑類別一致性檢查

城市用地和建筑的屬性關(guān)聯(lián)關(guān)系為特定屬性用地中必然只能包含特定一種或幾種屬性的建筑。進(jìn)而在數(shù)據(jù)庫(kù)中表示為被用地要素完全包含的建筑要素的屬性關(guān)聯(lián)關(guān)系滿足特定用地要素內(nèi)部可包含建筑要素類別的標(biāo)準(zhǔn)，部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范如表1所示。此檢查的目的是查出不符合用地要素與建筑要素正確的屬性關(guān)聯(lián)關(guān)系的要素。

該檢查項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)的過程中首先通過空間關(guān)系查詢，獲取用地分類要素完全包含的建筑分類要素后進(jìn)行關(guān)聯(lián)，對(duì)匹配的用地分類要素及建筑分類要素按照配置表中“用地要素內(nèi)部可包含的建筑要素”這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比判斷，獲取建筑要素“建筑類別”屬性值和與其關(guān)聯(lián)的用地要素“代碼”屬性值不滿足配置庫(kù)的要素，這些要素就是用地類型與建筑類別一致性檢查的檢查結(jié)果。

3） 接邊檢查

城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)是按圖幅進(jìn)行生產(chǎn)的，因此跨圖幅要素被分割，相鄰圖幅邊界附近的要素因?yàn)樯a(chǎn)中的差錯(cuò)會(huì)產(chǎn)生位置錯(cuò)位及屬性不一致等情況。為保證圖幅數(shù)據(jù)合并時(shí)相鄰圖幅接邊數(shù)據(jù)的一致性，必須進(jìn)行接邊檢查。此檢查的目的是查出當(dāng)前圖幅與鄰近圖幅存在的接邊錯(cuò)誤的要素。檢查流程如圖5所示。

接邊檢查過程中，首先根據(jù)當(dāng)前分幅數(shù)據(jù)庫(kù)名解析得到圖幅號(hào)，根據(jù)圖幅號(hào)獲取本圖幅及相鄰圖幅數(shù)據(jù)。解析圖幅號(hào)獲取四個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)，依據(jù)角點(diǎn)坐標(biāo)生成四條接邊線段，循環(huán)接邊線段，每次循環(huán)中根據(jù)接邊線段生成緩沖區(qū)，剔除緩沖區(qū)外要素得到接邊要素，為本圖幅及相鄰圖幅的兩個(gè)接邊要素集。循環(huán)當(dāng)前圖幅接邊要素，并嵌套循環(huán)相鄰圖幅接邊要素進(jìn)行位置與屬性檢查，將檢查結(jié)果輸出[5]。

4.2 工程應(yīng)用

目前該軟件應(yīng)用于2015-2016年張家港市全市域用地及建筑信息數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查入庫(kù)項(xiàng)目，在數(shù)據(jù)生產(chǎn)的質(zhì)量檢查入庫(kù)環(huán)節(jié)中，通過該軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，與以往的質(zhì)量檢查入庫(kù)方式相比，減少了人工檢查的繁瑣過程，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的效率與準(zhǔn)確度，取得了良好的效果，有效地保證了數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制要求。同時(shí)，對(duì)于用地及建筑分幅數(shù)據(jù)庫(kù)的批量檢查與入庫(kù)，圖幅數(shù)目越大，該軟件的優(yōu)勢(shì)更為明顯。

5 結(jié)束語(yǔ)

城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用產(chǎn)生重要的影響。本文針對(duì)數(shù)據(jù)在生產(chǎn)過程中質(zhì)檢環(huán)節(jié)的繁瑣性，分析用地及建筑信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，研究數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)、質(zhì)檢項(xiàng)功能設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)質(zhì)檢實(shí)現(xiàn)方法，借助ArcEngine二次開發(fā)平臺(tái)編寫程序，研發(fā)了基于ArcEngine的城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)質(zhì)檢軟件。該軟件能滿足城市用地及建筑信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查及入庫(kù)更新需求，具有良好的通用性和可靠性，一定程度上提高了數(shù)據(jù)質(zhì)檢的準(zhǔn)確性和效率，其中質(zhì)檢項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)思路對(duì)數(shù)據(jù)生產(chǎn)及應(yīng)用部門具有一定的參考價(jià)值。

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