徐業(yè)春

(山東省國(guó)土測(cè)繪院,山東 濟(jì)南 250013)

0 引 言

近年來(lái),基礎(chǔ)測(cè)繪技術(shù)在地理信息工程的建設(shè)工作中得到了廣泛的應(yīng)用,再加上信息化、數(shù)字化平臺(tái)、軟件等的輔助與支持,獲取了相對(duì)較好的效果。質(zhì)量檢測(cè)工作是基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息工程執(zhí)行的一項(xiàng)重要工作[1],基礎(chǔ)測(cè)繪技術(shù)在地理信息工程的建設(shè)工作中得到了廣泛的應(yīng)用。而基礎(chǔ)測(cè)繪技術(shù)通常是借助測(cè)繪原理以及3S等相關(guān)模式對(duì)地理信息進(jìn)行獲取與收集[2],結(jié)合全國(guó)統(tǒng)一地理測(cè)繪基準(zhǔn),應(yīng)用在質(zhì)檢工作之中。但是隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,對(duì)于國(guó)家土地資源的建設(shè)越來(lái)越豐富,單一的質(zhì)檢模式無(wú)法確保結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍然存在問(wèn)題和缺陷。大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是目前階段較為先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù),包括分類(lèi)、回歸分析、聚類(lèi)、關(guān)聯(lián)規(guī)則等,可結(jié)合基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)以及4D設(shè)備,形成更加穩(wěn)定、可靠的地理信息質(zhì)檢模式。為了滿(mǎn)足現(xiàn)階段的測(cè)繪需求,本文基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),對(duì)基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息工程質(zhì)檢方法進(jìn)行研究,從而更好地保證監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度,提升工程整體的質(zhì)檢效果。

1 大數(shù)據(jù)挖掘下基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息工程質(zhì)檢方法探析

1.1 基于聚類(lèi)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分類(lèi)儲(chǔ)存

由于地理環(huán)境的多變性與不穩(wěn)定性[3,4],再加之分類(lèi)數(shù)據(jù)集自身的自然地理屬性,地理信息數(shù)據(jù)量較為龐大[5],所以對(duì)基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息需要進(jìn)行有效的分類(lèi)。

聚類(lèi)分析作為大數(shù)據(jù)挖掘中的非參數(shù)分析方法,可以通過(guò)數(shù)據(jù)搜集與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,完成對(duì)數(shù)據(jù)分布局勢(shì)的快速分析與聚類(lèi),深入分析每類(lèi)數(shù)據(jù)的特征,識(shí)別出變量與類(lèi)之間的關(guān)聯(lián)性[6]。因此,本文結(jié)合大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的聚類(lèi)分析方法,將地理信息工程劃定為種植地、林草覆蓋、固定性房屋建筑、交通區(qū)域、荒漠以及水域等,每一個(gè)區(qū)域均存在自身的地理信息單元[7]。將多個(gè)類(lèi)型的單元數(shù)據(jù)依據(jù)特殊的格式分類(lèi)并關(guān)聯(lián)在一起,構(gòu)建多目標(biāo)的單元層級(jí),并計(jì)算出單元覆蓋范圍,儲(chǔ)存成果數(shù)據(jù)基礎(chǔ)信息[8],確保自然地理屬性與技術(shù)數(shù)據(jù)相匹配。具體如式(1)所示:

(1)

式(1)中:L表示單元覆蓋范圍,x表示遙感正射端值,v表示變動(dòng)測(cè)繪距離。通過(guò)上述計(jì)算,最終可以得出實(shí)際的單元覆蓋范圍。通過(guò)聚類(lèi)分析,將數(shù)據(jù)按照相似性與差異性進(jìn)行聚類(lèi),匯總基礎(chǔ)數(shù)據(jù),將每一個(gè)單元的覆蓋范圍連接,完成數(shù)據(jù)分類(lèi)儲(chǔ)存。

1.2 基于Apriori算法的交互質(zhì)檢目標(biāo)設(shè)定

基礎(chǔ)地理測(cè)繪的信息均是實(shí)時(shí)的,因此,質(zhì)檢目標(biāo)的構(gòu)建同樣也需要較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)。需要滿(mǎn)足資源庫(kù)控制質(zhì)量要求[9],獲取地理信息的測(cè)繪數(shù)據(jù)集,需要確保與圖層一致、屬性項(xiàng)一致以及數(shù)據(jù)拓?fù)湟恢?保證空間參考信息的完整性。

交互質(zhì)檢目標(biāo)具有更強(qiáng)的靈活性與多變性。將多個(gè)地理信息子因素集合,依據(jù)不同的區(qū)域,劃定邏輯質(zhì)檢層級(jí),Apriori算法是大數(shù)據(jù)挖掘中關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法的經(jīng)典算法,它利用逐層搜索的迭代方法找出數(shù)據(jù)庫(kù)中項(xiàng)集的關(guān)系。因此,本文利用大數(shù)據(jù)挖掘中的Apriori算法,對(duì)質(zhì)檢層級(jí)逐層搜索,經(jīng)過(guò)迭代找出地理信息子因素集合中多個(gè)因素的關(guān)系,形成規(guī)則,通過(guò)類(lèi)矩陣運(yùn)算對(duì)獨(dú)立圖層文件和數(shù)據(jù)庫(kù)文件對(duì)象進(jìn)行矢量編輯,考慮多余的地理信息子元素、遺漏地理信息子元素,進(jìn)一步完善交互質(zhì)檢目標(biāo)的設(shè)定[10]。

1.3 拓?fù)滟|(zhì)檢層級(jí)構(gòu)建

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔こ藤|(zhì)檢檢查一般是對(duì)地理信息的基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理的一種形式層級(jí),通常會(huì)以可持續(xù)測(cè)繪為方向目標(biāo),采取雙向或者多項(xiàng)的形式來(lái)完成工程的質(zhì)檢工作,結(jié)合五項(xiàng)測(cè)繪的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)構(gòu)建相關(guān)的質(zhì)檢結(jié)構(gòu)。五項(xiàng)測(cè)繪的內(nèi)容如圖1所示。

根據(jù)上述設(shè)定的層級(jí),將所獲取的數(shù)據(jù)依次劃定在不同的質(zhì)檢層級(jí)之中,為后續(xù)的處理奠定基礎(chǔ)。

1.4 雙向三維數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)測(cè)繪質(zhì)檢模型建立

在大數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)之上,可以將所設(shè)計(jì)的質(zhì)檢層級(jí)添加在初始的模型之中,并調(diào)整基礎(chǔ)測(cè)繪的相關(guān)目標(biāo),確保最終質(zhì)檢結(jié)果的可靠性。進(jìn)行雙向質(zhì)檢比例的計(jì)算,如式(2)所示:

(2)

式(2)中:B表示雙向質(zhì)檢比例,O表示極限測(cè)繪差值,F表示單項(xiàng)拓?fù)涑?shù)值。通過(guò)上述計(jì)算,最終可以得出實(shí)際的雙向質(zhì)檢比例。將五項(xiàng)基礎(chǔ)測(cè)繪內(nèi)容融入質(zhì)檢模型之中,調(diào)節(jié)獲取的數(shù)據(jù)極值。

在雙向質(zhì)檢比例下,構(gòu)建雙向基礎(chǔ)測(cè)繪區(qū)域,利用挖掘技術(shù),核定模型得出的雙向數(shù)據(jù)。通過(guò)三維成像技術(shù),形成基礎(chǔ)測(cè)繪的地理信息質(zhì)檢可視模型。在模型中添加實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),構(gòu)建符合地質(zhì)信息變化的質(zhì)檢形式,進(jìn)一步擴(kuò)大模型的質(zhì)檢范圍,降低質(zhì)檢工作存在的誤差。

1.5 應(yīng)急測(cè)繪處理實(shí)現(xiàn)地理信息工程質(zhì)檢

對(duì)于大型的地理信息工程的質(zhì)檢工作,都會(huì)設(shè)定應(yīng)急的測(cè)繪處理,補(bǔ)足地理信息,保證工程質(zhì)檢效果。但是由于本文在大數(shù)據(jù)挖掘的背景之下,所建立的質(zhì)檢模型是雙向三維模式的,所以,需要擴(kuò)展初始的測(cè)繪范圍。具體的處理形式如圖2所示:

根據(jù)圖2,可以完成對(duì)應(yīng)急測(cè)繪處理環(huán)節(jié)的構(gòu)建,將其與測(cè)繪質(zhì)檢的模型相關(guān)聯(lián),進(jìn)一步利用應(yīng)急測(cè)繪處理來(lái)最終實(shí)現(xiàn)地理信息工程的質(zhì)檢。

2 方法測(cè)試

為了驗(yàn)證本文質(zhì)檢方法的實(shí)際應(yīng)用效果,選取濟(jì)南市K公園建設(shè)工程作為測(cè)試的主要目標(biāo)對(duì)象。K公園建設(shè)工程總面積約為 3 500 km2,為濟(jì)南市郊區(qū)某風(fēng)景園林建造工程,建設(shè)完工后需要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其工程進(jìn)行質(zhì)檢。將傳統(tǒng)的線性單元基礎(chǔ)測(cè)繪工程質(zhì)檢方法與交互覆蓋基礎(chǔ)測(cè)繪工程質(zhì)檢方法作為對(duì)比方法,與本文所設(shè)計(jì)的質(zhì)檢方法在相同的環(huán)境之下同時(shí)參與測(cè)定。

2.1 測(cè)試準(zhǔn)備

在進(jìn)行測(cè)試與分析之前,需要先搭建相關(guān)的工程測(cè)試環(huán)境。對(duì)基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取和收集,相關(guān)的數(shù)據(jù)如表1所示:

表1 基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息工程質(zhì)檢數(shù)據(jù)表

將表1相關(guān)數(shù)據(jù)添加在大數(shù)據(jù)挖掘處理平臺(tái),結(jié)合相關(guān)的測(cè)繪裝備,進(jìn)行地理信息的定位。以在測(cè)繪的設(shè)備中安裝監(jiān)控裝置,并將其與大數(shù)據(jù)挖掘處理平臺(tái)相關(guān)聯(lián),監(jiān)控裝置所獲取的實(shí)時(shí)地理信息會(huì)即刻傳輸至大數(shù)據(jù)挖掘處理平臺(tái)之中,獲取測(cè)繪響應(yīng)時(shí)間,為后續(xù)的基礎(chǔ)測(cè)繪工作提供理論依據(jù)。具體如式(3)所示:

(3)

式(3)中:M表示測(cè)繪響應(yīng)時(shí)間,d表示基準(zhǔn)范圍,m表示動(dòng)態(tài)應(yīng)變值,s表示基準(zhǔn)響應(yīng)系數(shù)。在實(shí)際測(cè)試的過(guò)程之中,需要將測(cè)繪質(zhì)檢的時(shí)間控制在上述的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi),結(jié)合監(jiān)測(cè)定位裝置,劃定K測(cè)繪工程所覆蓋的面積,結(jié)合大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),設(shè)定具體的測(cè)繪質(zhì)檢結(jié)構(gòu),具體如圖3所示:

圖3 大數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)測(cè)繪質(zhì)檢結(jié)構(gòu)圖示

考慮到地理信息的多變性,在大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輔助之下,設(shè)定測(cè)繪數(shù)據(jù)元素集,在初始的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)擴(kuò)大相應(yīng)的基礎(chǔ)測(cè)繪面積,提升實(shí)際質(zhì)檢的面積。具體如式(4)所示:

(4)

式(4)中:G表示測(cè)繪數(shù)據(jù)元素集,D表示單一地理因子,c表示測(cè)繪元素?cái)?shù)量,a表示變動(dòng)信息值。通過(guò)上述計(jì)算,最終可以得出實(shí)際的測(cè)繪數(shù)據(jù)元素集。測(cè)繪數(shù)據(jù)元素集也必須在質(zhì)檢的合理范圍之內(nèi)。完成上述測(cè)試環(huán)境的搭建之后,核定相關(guān)的測(cè)試設(shè)備以及裝置是否處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)確保不存在影響最終測(cè)試結(jié)果的外部因素,核定無(wú)誤后,開(kāi)始具體的測(cè)試。

2.2 測(cè)試過(guò)程及結(jié)果分析

利用監(jiān)控設(shè)備獲取K測(cè)繪工程的相關(guān)數(shù)據(jù)信息,構(gòu)建多源異構(gòu)測(cè)繪結(jié)構(gòu),并應(yīng)用三維激光掃描設(shè)備,測(cè)定地理信息的應(yīng)變精度值,具體如式(5)所示:

(5)

式(5)中:Y表示地理信息的應(yīng)變精度值,Z表示聚合測(cè)繪系數(shù),A表示單元?dú)w一測(cè)繪值,N表示響應(yīng)測(cè)繪距離。和預(yù)設(shè)的測(cè)繪質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)比,測(cè)定出相應(yīng)的質(zhì)檢差值。結(jié)合三維模型測(cè)繪技術(shù)以及無(wú)人機(jī)測(cè)繪機(jī)理,獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。

雙向測(cè)繪質(zhì)檢可以進(jìn)一步增強(qiáng)測(cè)繪質(zhì)檢結(jié)果的可靠性與穩(wěn)定性,利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),定位工程的實(shí)際地理位置,并采用遙感技術(shù)獲取地理工程的現(xiàn)實(shí)影像,與所創(chuàng)建的三維模型相對(duì)比,保持一致。通過(guò)得出的數(shù)據(jù),構(gòu)建基礎(chǔ)測(cè)繪地理工程質(zhì)檢結(jié)構(gòu),具體如圖4所示:

圖4 基礎(chǔ)測(cè)繪地理工程質(zhì)檢結(jié)構(gòu)圖示

根據(jù)圖4,可以完成對(duì)基礎(chǔ)測(cè)繪地理工程質(zhì)檢結(jié)構(gòu)的建立。依據(jù)上述的模式,對(duì)K工程基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息的質(zhì)檢冗余值進(jìn)行計(jì)算,具體如式(6)所示:

U=(3F+1)-g

(6)

式(6)中:U表示質(zhì)檢冗余值,f表示測(cè)繪變動(dòng)常值,g表示極限測(cè)繪值。

由上文可知,第一測(cè)試組為傳統(tǒng)的線性單元基礎(chǔ)測(cè)繪工程質(zhì)檢方法,第二測(cè)試組為交互覆蓋基礎(chǔ)測(cè)繪工程質(zhì)檢方法;采用三種方法,依據(jù)公式(6)對(duì)K工程基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息的質(zhì)檢冗余值進(jìn)行計(jì)算,對(duì)比結(jié)果如表2所示:

表2 測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析表

根據(jù)表2分析結(jié)果可知,本文提出的基于大數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)測(cè)繪工程質(zhì)檢測(cè)試組質(zhì)檢冗余值相對(duì)較小,均控制在10以下,遠(yuǎn)低于兩種傳統(tǒng)方法,表明其實(shí)際工程應(yīng)用效果更佳,具有更高的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),提出一種基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息工程質(zhì)檢方法。通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的聚類(lèi)分析方法和Apriori算法的應(yīng)用,能夠更改初始的測(cè)定結(jié)構(gòu),以地理信息工程的實(shí)際處理需求作為導(dǎo)向,重新制定新的質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn),形成多元化的基礎(chǔ)測(cè)繪體系。并將K公園建設(shè)工程作為測(cè)試的主要目標(biāo)對(duì)象,證明本文提出方法在實(shí)際應(yīng)用中的基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息工程質(zhì)檢效果較好,具有一定的應(yīng)用價(jià)值。