賈 斌，李鵬輝，李 蕾*，周自翔，李 昱，劉文濤

（1.西安市勘察測(cè)繪院,陜西 西安 710054；2.西安坐標(biāo)原點(diǎn)地理空間研究院有限公司，陜西 西安 710054；3.西安科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710600；4.中國(guó)建筑西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610052）

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與變革，人們對(duì)地理數(shù)據(jù)的要求也在不斷提高，如國(guó)土資源“一張圖”工程便是將多種應(yīng)用的功能疊加，以構(gòu)建統(tǒng)一的綜合管理平臺(tái)[1-2]，因此，對(duì)于地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)檢平臺(tái)設(shè)計(jì)顯得十分必要。而只有建立高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫(kù)，才能更好地為后續(xù)規(guī)劃與建設(shè)服務(wù)[3-4]。

數(shù)據(jù)質(zhì)檢系統(tǒng)保證了數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查，很好地提高了地理信息數(shù)據(jù)入庫(kù)的效率[5-7]。質(zhì)量檢查是地理數(shù)據(jù)質(zhì)量控制中不可缺少的環(huán)節(jié)，現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)檢軟件通常為某一特定項(xiàng)目設(shè)計(jì)，缺乏靈活性[8-14]。不僅如此，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)也是一個(gè)不斷優(yōu)化的過(guò)程[15]，需要多方面的支持和配合才能完成[16-17]。

論文針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的一般操作人員設(shè)計(jì)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)檢平臺(tái)，以關(guān)聯(lián)屬性字段、提示屬性字段及空間關(guān)系為考量依據(jù)，對(duì)程序集結(jié)構(gòu)合理性再構(gòu)思，期望設(shè)計(jì)出方便解析、易于移植、易于表達(dá)、主次分明的對(duì)象序列化平臺(tái)。

1 數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)檢平臺(tái)分析

地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)檢平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要包括空間屬性質(zhì)量檢查、空間圖形質(zhì)量檢查以及關(guān)聯(lián)檢查。對(duì)于空間屬性質(zhì)量檢查主要是對(duì)數(shù)據(jù)表的檢查，首先是對(duì)接mdb、gdb以及shp數(shù)據(jù)，在獲取數(shù)據(jù)實(shí)例后應(yīng)區(qū)分路徑、區(qū)別特征以及子內(nèi)容特征；其次是自定義關(guān)系規(guī)則（長(zhǎng)度規(guī)則、唯一性規(guī)則、空規(guī)則、身份證規(guī)則、包含性規(guī)則、單字段值規(guī)則、多字段值規(guī)則、多表多字段關(guān)系等）；最后是對(duì)數(shù)據(jù)表再進(jìn)行進(jìn)一步檢查?？臻g圖形質(zhì)量檢查主要是針對(duì)圖形的拓?fù)錂z查，是基于九交模型對(duì)圖形與圖形相互之間的內(nèi)部、邊界與外部關(guān)系模擬分析（包含、覆蓋、交叉、分離、封套相交、相等、內(nèi)部、相交、重疊、接觸及包含于等關(guān)系），逐一篩檢，檢查圖形拓?fù)潢P(guān)系的合理性與正確性。而關(guān)聯(lián)檢查是檢查圖形與屬性之間的一致性與完整性，主要有邏輯一致性檢查和完整性檢查等。其質(zhì)檢平臺(tái)總體設(shè)計(jì)流程圖，如圖1所示。

圖1 質(zhì)檢平臺(tái)設(shè)計(jì)流程圖

2 質(zhì)檢平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 空間屬性質(zhì)量檢查

基于Data Table進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，是對(duì)非空性質(zhì)（無(wú)值或非空）、唯一性（單子段或多字段）、長(zhǎng)度、范圍多字段關(guān)系、包含性、連接字符串等內(nèi)容進(jìn)行全字段的字典檢查。其中，多字段關(guān)系檢查主要包括文本字段關(guān)系檢查與數(shù)字字段關(guān)系檢查；包含性檢查主要是檢查字段的起始包含、結(jié)束包含及任意包含；連接字符串檢查即根據(jù)條件提取信息，如不動(dòng)產(chǎn)單元號(hào)的檢查與提取，就需先獲取區(qū)域內(nèi)所有戶號(hào)為00001的不動(dòng)產(chǎn)單元號(hào)信息，再逐一獲取剩余戶號(hào)信息，而論文將空間屬性質(zhì)量檢查主要分為單屬性表檢查與多屬性表檢查進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1.1 單屬性表檢查

單屬性表檢查包括單表單字段檢查和單表多字段檢查，以唯一值即唯一指定值與組合字段唯一值為檢查規(guī)則，分別對(duì)數(shù)字類(lèi)型與文本類(lèi)型進(jìn)行檢查。數(shù)字類(lèi)型檢查包括介于與未介于，等于與不等于，大于、小于、不大于且不小于等內(nèi)容檢查；文本類(lèi)型檢查包括包含與不包含，始于與止于，等于，長(zhǎng)度，效率等內(nèi)容檢查。而主要檢查關(guān)系有字段唯一性檢查、字段內(nèi)容長(zhǎng)度檢查、字段信息包含檢查、字段內(nèi)容字典檢查、多字段關(guān)系檢查、字段內(nèi)容等于檢查及字段內(nèi)容范圍檢查。其中，字段唯一性檢查又包括單字段檢查和多字段檢查；字段信息包含檢查又包括字段內(nèi)容起始檢查、字段內(nèi)容結(jié)束檢查及字段內(nèi)容包含檢查；字段內(nèi)容字典檢查又包括字段全內(nèi)容字典檢查和字段部分（指定位置）字典檢查；多字段關(guān)系檢查又包括文本字段組合檢查和數(shù)字字段計(jì)算關(guān)系檢查。

2.1.2 多屬性表檢查

多屬性表檢查主要是指多表關(guān)聯(lián)檢查，包括多表單向關(guān)聯(lián)檢查和多表雙向關(guān)聯(lián)檢查，分別是對(duì)數(shù)字類(lèi)型與文本類(lèi)型進(jìn)行檢查。數(shù)字類(lèi)型檢查是指對(duì)數(shù)字求和判斷檢查、數(shù)字差檢查、數(shù)字均值檢查、數(shù)字方差檢查、數(shù)字有效個(gè)數(shù)檢查等；文本類(lèi)型檢查是指對(duì)文本組合檢查，文本拼接檢查等。

2.2 空間圖形質(zhì)量檢查

圖形檢查與屬性檢查不同，常規(guī)的拓?fù)錂z查首先需要加載默認(rèn)的檢查規(guī)則；其次需要在創(chuàng)建的地理數(shù)據(jù)庫(kù)中添加要素?cái)?shù)據(jù)集，并根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則循環(huán)創(chuàng)建所需拓?fù)湟?guī)則，添加規(guī)則要素集并添加拓?fù)湟?guī)則信息；最后需要獲取并設(shè)置拓?fù)錂z查范圍（默認(rèn)全庫(kù)、全范圍檢查），或可根據(jù)其數(shù)據(jù)空間參考關(guān)系靈活設(shè)置所對(duì)應(yīng)的范圍。

論文對(duì)其平臺(tái)設(shè)計(jì)的圖形檢查主要分為一般拓?fù)湟?guī)則檢查和定制拓?fù)湟?guī)則檢查。一般拓?fù)湟?guī)則檢查包括圖斑檢查，自相交檢查及點(diǎn)線面關(guān)系檢查；定制拓?fù)湟?guī)則檢查主要包括節(jié)點(diǎn)距離檢查與角度檢查，將統(tǒng)一分為點(diǎn)關(guān)系檢查，線關(guān)系檢查，面關(guān)系檢查以及點(diǎn)、線、面關(guān)系檢查進(jìn)行分述。

2.2.1 點(diǎn)關(guān)系檢查

方法二：將a,b看成一元二次方程x2=3x-1的兩根，用根與系數(shù)的關(guān)系分別求出a+b,ab的值代入式子得到18．

點(diǎn)關(guān)系檢查主要包括點(diǎn)懸掛檢查、鄰近距或區(qū)域檢查及點(diǎn)線距檢查，其過(guò)程包括三步：第一步，獲取總圖點(diǎn)集幾何數(shù)據(jù)；第二步，分點(diǎn)單項(xiàng)檢查指定范圍內(nèi)的點(diǎn)集；第三步，并行分治檢查輸出結(jié)果。

2.2.2 線關(guān)系檢查

線關(guān)系檢查主要包括夾角檢查、閉合檢查、相交檢查、自相交檢查、重疊檢查、線懸掛檢查、偽節(jié)點(diǎn)檢查及縫隙檢查等，主要以構(gòu)線去重、距離控制為原則。其具體過(guò)程包括三步：第一步，獲取鄰近點(diǎn)線距及總圖邊線集等幾何數(shù)據(jù)；第二步，分析以一點(diǎn)圓心構(gòu)成的圓與多段線形成的切割關(guān)系，描述最小位置，命令線段中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)逐點(diǎn)返回，構(gòu)造結(jié)果集；第三步，對(duì)開(kāi)始（臨界值）位置進(jìn)行描述，求交點(diǎn)并進(jìn)行多線細(xì)化操作。

2.2.3 面關(guān)系檢查

面面關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，不僅需要分析同一圖層面面關(guān)系，而且需要分析不同圖層之間的面面關(guān)系。因此，基于九交模型，分析面關(guān)系檢查類(lèi)型，面A的內(nèi)部、邊界、外部和面B的內(nèi)部、邊界、外部分別對(duì)應(yīng)不同的關(guān)系類(lèi)型，可得出以下幾種關(guān)系：面重疊關(guān)系、面相等關(guān)系、面相交關(guān)系、面交叉關(guān)系、面包含關(guān)系、面包含于關(guān)系、內(nèi)部關(guān)系、封套相交關(guān)系、接觸關(guān)系以及分離關(guān)系等。面重疊關(guān)系與面相等關(guān)系即是兩個(gè)面的邊界和內(nèi)部相交或具有相同的邊界和內(nèi)部；面相交與面交叉關(guān)系即是兩個(gè)面沒(méi)有分離，一個(gè)面的內(nèi)部和另一個(gè)面的邊界和內(nèi)部相交，但是它們的邊界不相交；面包含關(guān)系即是一個(gè)面的內(nèi)部完全包含了另一個(gè)面的內(nèi)部和邊界；面包含于關(guān)系是指一個(gè)面的內(nèi)部和邊界完全在另一個(gè)面的內(nèi)部；內(nèi)部關(guān)系是指一個(gè)面在另一個(gè)面的內(nèi)部，但是與其邊界不接觸；封套相交關(guān)系是指兩個(gè)面的外邊界圖形相交；接觸關(guān)系是指兩個(gè)面的邊界相交，但是內(nèi)部不相交；分離關(guān)系是指兩個(gè)面的邊界和內(nèi)部不相交，其具體檢查類(lèi)型如表1所示。

表1 面關(guān)系檢查類(lèi)型

2.2.4 點(diǎn)、線、面關(guān)系檢查

2.3 關(guān)聯(lián)檢查

2.3.1 邏輯一致性檢查

地理空間數(shù)據(jù)的邏輯一致性檢查是指地理數(shù)據(jù)關(guān)系上的可靠性，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)內(nèi)容和拓?fù)湫再|(zhì)上的內(nèi)在一致性。而對(duì)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯一致性檢查主要是檢查數(shù)據(jù)屬性與相應(yīng)的幾何屬性是否一一對(duì)應(yīng)，是否存在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式和屬性編碼混亂，以及是否有遺漏等問(wèn)題。

2.3.2 完整性檢查

數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是由外界輸入，而數(shù)據(jù)的輸入往往由于種種原因，會(huì)造成輸入無(wú)效或錯(cuò)誤，使數(shù)據(jù)喪失完整性。而對(duì)于地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性檢查主要是檢查數(shù)據(jù)屬性與相應(yīng)的幾何屬性是否有缺失或多余，以及是否缺少圖層信息或其他信息。

3 多線程加載數(shù)據(jù)優(yōu)化展示

基于文章設(shè)計(jì)，加載了5個(gè)地理數(shù)據(jù)表，共7 215條屬性數(shù)據(jù)，對(duì)此進(jìn)行多線程優(yōu)化速率測(cè)試。比較可知，開(kāi)啟4線程比非多線程耗時(shí)縮短了16.5 s，CPU使用率降低了1%，運(yùn)行率提升了13%；開(kāi)啟8線程比非多線程耗時(shí)縮短了17.5 s，CPU使用率降低了1%，運(yùn)行率提升了19%；總體速率提升了58.6%，如表2所示。

表2 多線程優(yōu)化速率測(cè)試表

4 結(jié)語(yǔ)

地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用廣泛，使其質(zhì)量檢查的要求更全面、具體。論文針對(duì)不同質(zhì)檢內(nèi)容與屬性，提出地理空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的設(shè)計(jì)思路，將地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)檢平臺(tái)的設(shè)計(jì)分為空間屬性質(zhì)量檢查、空間圖形質(zhì)量檢查以及關(guān)聯(lián)檢查三部分?？臻g屬性質(zhì)量檢查主要是字段檢查，主要有文本檢查和數(shù)字檢查兩部分；空間圖形質(zhì)量檢查有點(diǎn)關(guān)系檢查、線關(guān)系檢查、面關(guān)系檢查以及點(diǎn)線面相互關(guān)系檢查；關(guān)聯(lián)檢查包括邏輯一致性檢查和完整性檢查，三部分檢查設(shè)計(jì)相輔相成、互為補(bǔ)充，且具有較高的應(yīng)用價(jià)值。