劉麗娜

（廣東省國土資源測繪院 廣東廣州 510700）

1 引言

地理國情監(jiān)測是通過疊加最新正射影像和國土調(diào)查數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)，來提取土地利用變化圖斑，并按照最新影像特征識別和初判圖斑類型，來分析與評估地理國情的發(fā)展趨勢和時(shí)空特征。監(jiān)測成果在城市規(guī)劃實(shí)施、自然資源開發(fā)利用、重大戰(zhàn)略工程實(shí)施等領(lǐng)域影響深遠(yuǎn)，其成果質(zhì)量往往極度依賴生產(chǎn)人員的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，因此監(jiān)測成果質(zhì)量控制環(huán)節(jié)顯得尤為重要。文獻(xiàn)[1-2]基于ArcEngine 平臺開發(fā)的質(zhì)檢程序，使得生產(chǎn)和質(zhì)檢軟件主要依托于ArcGIS，地理國情監(jiān)測項(xiàng)目生產(chǎn)執(zhí)行效率和靈活度較低；文獻(xiàn)[3-4]基于FME 平臺開發(fā)的質(zhì)檢軟件，運(yùn)用FME 面向?qū)ο蠛驼Z意轉(zhuǎn)換功能強(qiáng)大的優(yōu)勢，提高了地理國情監(jiān)測項(xiàng)目生產(chǎn)的靈活度，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測成果質(zhì)檢環(huán)節(jié)的批量化。

為減少地理國情監(jiān)測成果質(zhì)檢環(huán)節(jié)對技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)的依賴，提高成果質(zhì)檢的效率與準(zhǔn)確率，本文基于FME 平臺設(shè)計(jì)與開發(fā)了地理國情成果批量質(zhì)檢與成果輸出程序，通過FME Workbench 創(chuàng)建質(zhì)檢和成果輸出程序，從而實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測圖斑重復(fù)提取、錯誤提取、圖斑拓?fù)涞瘸Ｒ妴栴}的批量質(zhì)檢與成果輸出。

2 批量質(zhì)檢與輸出程序設(shè)計(jì)

2.1 地理國情監(jiān)測技術(shù)流程

某地區(qū)2022 年地理國情監(jiān)測項(xiàng)目任務(wù)是利用三調(diào)數(shù)據(jù)、2021 年遙感正射影像圖等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提取該地區(qū)的疑似新增建設(shè)圖斑、建設(shè)和設(shè)施農(nóng)用地變化圖斑、農(nóng)用地變化圖斑、未利用地變化圖斑和圍填海圖斑。其監(jiān)測技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 變化圖斑提取技術(shù)流程

2.2 開發(fā)平臺及環(huán)境

FME[5-6]是一套完整支持空間和非空間數(shù)據(jù)加載、分析、提取、轉(zhuǎn)換的開發(fā)平臺，其核心是采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，通過語義轉(zhuǎn)換運(yùn)作控制從源數(shù)據(jù)到目的數(shù)據(jù)的配置與轉(zhuǎn)換，在GIS 數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的表現(xiàn)尤為突出。

FME[5-6]平臺具有6 個功能模塊：Workbench、Universal Translator、Universal Viewer、Plug-in(SDK)、Object API、Application Extenders。其中，Workbench模塊能夠通過可視化的方式輕松地完成復(fù)雜數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換任務(wù)，本文設(shè)計(jì)與開發(fā)的程序主要利用FME Workbench 可視化轉(zhuǎn)換復(fù)雜數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)對2022 年地理國情監(jiān)測成果中圖斑重復(fù)提取、錯誤提取、圖斑拓?fù)涞瘸Ｒ妴栴}的批量質(zhì)檢和成果輸出。

2.3 質(zhì)檢與成果輸出程序詳細(xì)設(shè)計(jì)

（1）圖斑重復(fù)提取質(zhì)檢

地理國情監(jiān)測成果的“變化圖斑層”提取的耕地、園地、林地、草地等地類編碼與“原基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫”相同時(shí)[6-7]，則為圖斑重復(fù)提取，因此需要進(jìn)行圖斑重復(fù)提取檢查。

批量質(zhì)檢原理：從“原基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫”輸出耕地、園地、林地、草地等地類作為質(zhì)檢參考層；“變化圖斑層”通過賦值唯一ID 來轉(zhuǎn)換為點(diǎn)層，然后通過點(diǎn)面空間關(guān)聯(lián)的方式來獲取面層的屬性；獲取屬性進(jìn)行地類相同判斷，提取后耕地、園地、林地、草地等地類與原基礎(chǔ)庫的地類編碼相同的點(diǎn)數(shù)據(jù)為多余提取，需要導(dǎo)出修改剔除。如圖2 所示，程序通過該原理進(jìn)行批量獲取屬性、判斷地類是否相同，完成程序批量分析識別。

圖2 圖斑重復(fù)提取檢查

（2）編碼分類與字段取值錯誤質(zhì)檢

“變化圖斑層”中道路編碼分為DL1、DL2 和DL3，若道路編碼為DL1建成道路時(shí)，則其TZ字段需要填寫路面寬度；若道路編碼為DL2 在建道路和DL3 路網(wǎng)時(shí)，則不需要填寫路面寬度。“變化圖斑層”編碼分類時(shí)，建成道路DL1 賦值了路面寬度則數(shù)據(jù)正確，否則需要輸出為錯誤數(shù)據(jù)；若DL2在建道路和DL3 路網(wǎng)字段取值賦值了路面寬度，則需要輸出為錯誤數(shù)據(jù)。

批量質(zhì)檢原理：“變化圖斑層”的每個圖層設(shè)定了分類類型，不在該分類圖層的數(shù)據(jù)應(yīng)歸類為編碼分類錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出修改；“變化圖斑層”字段取值如與提取技術(shù)要求不一致時(shí)，應(yīng)該歸類為字段取值錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出修改。如圖3 所示，程序通過該原理進(jìn)行批量編碼分類與字段取值錯誤檢查。

圖3 編碼分類與字段取值錯誤檢查

（3）圖斑拓?fù)鋯栴}質(zhì)檢

1）新增建設(shè)用地范圍檢查

當(dāng)“原基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫”的建設(shè)用地圖層與“變化圖斑層”提取的新增建設(shè)用地圖層存在重疊的范圍，該重疊部分在“原基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫”也是建設(shè)用地，因此需要進(jìn)行新增建設(shè)用地范圍檢查。

批量質(zhì)檢原理：從“原基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫”中導(dǎo)出建設(shè)用地圖層作為參考面1，然后從“變化圖斑層”中依據(jù)分類編碼導(dǎo)出新增建設(shè)用地圖層作為參考面2；將參考面1與參考面2進(jìn)行面面疊加分析，若存在相交的部分，新增建設(shè)用地圖層應(yīng)去除該部分面積，導(dǎo)出重疊的范圍需要進(jìn)行剔除。如圖4 所示，程序通過該原理進(jìn)行新增建設(shè)用地范圍檢查。

圖4 新增建設(shè)用地范圍檢查

2）圖斑壓蓋檢查

批量質(zhì)檢原理：將“變化圖斑層”提取的地類進(jìn)行面面疊加檢查，然后判斷地類圖斑是否存在壓蓋現(xiàn)象，若存在壓蓋現(xiàn)象，則需要導(dǎo)出壓蓋范圍數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。如圖5所示，程序通過該原理進(jìn)行圖斑壓蓋檢查。

圖5 圖斑壓蓋檢查

3）圖斑面融合檢查

批量質(zhì)檢原理：對“變化圖斑層”提取的地類圖斑進(jìn)行篩選，將屬性相同的相鄰面進(jìn)行融合，并對融合后的地類圖斑進(jìn)行縫隙尖角檢查，無縫隙尖角的融合面進(jìn)行導(dǎo)出。如圖6所示，程序通過該原理進(jìn)行融合面錯誤檢查。

圖6 圖斑面融合檢查

（4）成果數(shù)據(jù)輸出

根據(jù)《2021 年度全國國土利用動態(tài)全覆蓋遙感監(jiān)測技術(shù)方案》中字段要求、文件命名要求等輸出來質(zhì)檢后的成果數(shù)據(jù)[9-10]。

批量輸出成果數(shù)據(jù)原理[11-12]：縣級行政區(qū)代碼的輸出根據(jù)坐落單位代碼識別所屬行政區(qū)代碼進(jìn)行批量輸出；縣級行政區(qū)名稱的輸出根據(jù)坐落單位代碼識別所屬行政區(qū)名稱進(jìn)行批量輸出；檢測圖斑編號根據(jù)賦值唯一的編號進(jìn)行批量輸出；圖斑類型和圖斑特征在變化圖斑中已完成填寫；通過與記錄時(shí)相數(shù)據(jù)的圖層進(jìn)行疊加分析，讀取所屬影像的后時(shí)相；中心點(diǎn)X坐標(biāo)輸出通過計(jì)算中心點(diǎn)的X左邊；中心點(diǎn)Y坐標(biāo)輸出通過計(jì)算中心點(diǎn)的Y左邊；監(jiān)測面積通過計(jì)算面積功能進(jìn)行批量輸出。如圖7所示。

圖7 成果數(shù)據(jù)輸出

3 批量質(zhì)檢與輸出程序?qū)嵗龖?yīng)用

基于FME 平臺的Workbench 模塊設(shè)計(jì)與開發(fā)的地理國情監(jiān)測成果批量質(zhì)檢和輸出程序，并應(yīng)用于某地區(qū)2022 年地理國情監(jiān)測項(xiàng)目成果的質(zhì)檢工作中。地理國情監(jiān)測成果批量質(zhì)檢和輸出程序按照縣（區(qū)）為單位輸入成果文件，程序?qū)D斑重復(fù)提取、錯誤提取、圖斑拓?fù)涞瘸晒|(zhì)檢問題匯總導(dǎo)出為質(zhì)檢問題文件夾，示意圖如圖8所示。

為驗(yàn)證程序的質(zhì)檢效率和準(zhǔn)確率，以該地區(qū)某縣3501 條地理國情監(jiān)測矢量數(shù)據(jù)為實(shí)例，對圖斑重復(fù)提取、錯誤提取、圖斑拓?fù)涞瘸Ｒ妴栴}進(jìn)行質(zhì)檢準(zhǔn)確率和效率對比實(shí)驗(yàn)。第一次質(zhì)檢實(shí)驗(yàn)安排經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，采用人工質(zhì)檢的方式進(jìn)行；第二次質(zhì)檢安排同一個技術(shù)人員，采用本文批量質(zhì)檢與輸出程序檢查。人工質(zhì)檢和程序質(zhì)檢的質(zhì)檢效率與準(zhǔn)確率對比結(jié)果如表1所示。

在質(zhì)檢準(zhǔn)確率方面，批量質(zhì)檢與輸出程序質(zhì)檢準(zhǔn)確率為100%，而人工質(zhì)檢仍有約3.6%的錯誤未查明；在質(zhì)檢效率方面，程序質(zhì)檢所耗時(shí)間僅為0.16h，而人工檢查需要5.43h，程序質(zhì)檢的效率是人工質(zhì)檢效率的約34 倍。對比實(shí)驗(yàn)表明，批量質(zhì)檢與輸出程序能夠有效提升質(zhì)檢的效率與準(zhǔn)確率，能夠?qū)崿F(xiàn)2022 年地理國情監(jiān)測成果中圖斑重復(fù)提取、錯誤提取、圖斑拓?fù)涞瘸Ｒ妴栴}的批量質(zhì)檢。

4 結(jié)束語

本文基于FME 平臺設(shè)計(jì)與開發(fā)了地理國情監(jiān)測成果批量質(zhì)檢與輸出程序，由FME Workbench 模塊創(chuàng)建質(zhì)檢工具，實(shí)現(xiàn)了對2022 年地理國情監(jiān)測成果中圖斑重復(fù)提取、錯誤提取、圖斑拓?fù)涞瘸Ｒ妴栴}的批量質(zhì)檢。在質(zhì)檢成果輸出層面，程序輸出的目錄最外層是縣級文件夾，內(nèi)部是矢量成果圖斑和常見問題質(zhì)檢圖斑；在質(zhì)檢效率與準(zhǔn)確率層面，程序的監(jiān)測成果質(zhì)檢效率相比于人工質(zhì)檢提高了約34 倍，質(zhì)檢準(zhǔn)確率從96.43%提升至100%。實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明，該程序能夠有效提高監(jiān)測成果的準(zhǔn)確率和效率，在地理國情監(jiān)測成果質(zhì)檢領(lǐng)域有著較高的實(shí)用性，具有一定的推廣與應(yīng)用價(jià)值。