面向规划的城市空间数据质量检查

王磊

（广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州 510060）

面向规划的城市空间数据质量检查

王磊

（广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州 510060）

在空间数据质量分析的基础上，介绍了空间数据质量检查系统设计原则，各个质量指标内容及其评价方法，并对成果输出内容进行介绍。此研究内容与方法在广州空间数据检查系统中成功实现、应用，软件实际应用结果表明，论述方法正确，检验结果可靠。

信息化测绘；空间数据；数据质量检查；数据质量评估

信息化测绘体系要解决的关键问题是服务问题，需要增加地球空间信息的表达形式和服务内容，需要我们改变观念，将按规范生产改变为按需生产，需要加强测绘部门与其他学科的集成[1]。空间数据的组织必须以面向规划服务为根本出发点，面向地理要素特征，进行信息化测绘的信息组织、采集、建库和应用软件研发、定制,将为城市规划的编制、审批、管理和验证提供更有针对性的翔实信息和专业服务。地图数据作为规划信息载体，必须保持地理要素对象自身的完整性与唯一性。因此加强地理要素特征信息检查已经成为数据建库前必须解决的问题。

1 面向规划特征数据特点

1.1 面向规划特征数据要求

1.1.1 数据标准统一性

数据标准是空间数据采集基本约束，是避免数据表现形式具有多样性的一个前提。为了保证数据标准统一性，必须在标准可行性与实用性进行改进，满足数据采集与信息建库双重需要。为了信息化发展需要，适应面向城市规划的信息化测绘体系框架建设。我们研究本地实际情况，对数据标准以下几个方面进行了改造：1）要在现有规范所规定的信息采集的基础上，增加面向城市规划和市场所需的地物和属性信息，这是前提；2）对现有的编码体系进行升级和改造，参考国标编码体系，形成符合规划特点六位编码，这是基础；3）结合新采集的信息和新的编码体系，对现有的内外业采集和制图平台进行二次开发，以提高工作效率，将标准在数据采集工具上进行封装，实现标准强制统一，这是保障。

1.1.2 对象完整性

按照面向规划服务信息化测绘思路，对于单个地理要素来说，都代表一定地理空间信息和一定的属性信息，如果将单个要素分离开来，必然形成多个要素，造成信息冗余，有时更会产生信息变异。例如对于房屋而言，我们用面来表示，并且将产权人、门牌号、地址、用地性质等放在面上，若将本来应该表示一个面的房屋表示成多个，一是破坏了地理对象完整性，表达信息产生混乱；二是数据冗余，给信息提取、利用，产生很大干扰性。

1.1.3 对象唯一性

通过一定技术手段，给每个地理要素加入唯一标识（GUID），进而对每个对象进行产生、修改、消亡历史过程进行准确描述记录。为了保存获取每个对象事件变化，然后反映到数据库中，进而实现动态变化，必须保证对象唯一性。这样就可以按照对象思路，快速、准确地获取空间数据要素变化信息，建立动态更新机制，并及时准确地反映在基本图库上。另外对于地物地理空间重叠，通过唯一标识无法区分，必须进行地理空间比较，进行数据修复。对于多余面内多余属性点或者多余注记，可以通过空间关联检查，进行提示，人工半自动修复。

1.1.4 属性信息规则性检查

属性信息隐蔽在图面之下，很难发现。而对于信息测绘来讲，大量信息就存放在属性信息内，对将来数据分析利用，具备极大价值。属性信息在填写时必须遵守一定规律、规则，在进行数据检查时，可以定制规则表进行扫描，进行信息检查。

1.1.5 逻辑关联性

对于地理空间数据与属性信息都存在一定空间域内，必然相互存在制约与关联关系。通过研究其相互空间关系，可以发现许多隐蔽性错误。如高程点与等高线之间点线矛盾，实际拓扑面积与属性信息面积不一致等。

2 空间数据检查原则

地理空间数据检查要全面，保证将来一图多用，提高数据的利用价值，同时对属性信息进行全面检查，保证地理属性信息的完备性与可利用性，减少信息冗余，提高信息的利用质量。基于这种思路，我们在对广州数据检查开发时，特别强调以下原则：

1）全面性：按模板设定进行全面扫描处理，确保地形要素标准化检查，排除非法要素；

2）开放性：检查规则模板开放，可扩充，适应数据采集发展的需要。

3）自查性与互查性有效统一：同一对象不同信息内容自检；并建立交叉互查机制，图形数据与属性信息进行关联检查。

4）偏重敏感性：容易出问题的地方单独检查。

5）操作灵活性：属性矛盾等细节，可随时定义检查项目；查出的系统性问题有办法修正。

6）数据质量可比较性：结果可衡量数据质量，比较测区间的不同。

3 空间数据质量检查功能设计

3.1 成果资料完整性检查

提交成果的目录格式，包括目录组织、文件的命名、文件的格式、文件数量检查等内容。

3.2 检查预处理

数据标准化检查：按照模板定义，对非法层名、不符合系统编码使用规定（通过层名、符号线形名、厚度组合唯一性进行确认）进行检查。

悬挂点依据精度要求自动处理：主要用来保证在误差范围内（4CM）的点与点，点与线的自动粘合。

重复项自动修复处理：主要是指数据压盖、重叠的问题，软件通过拓扑处理，提供自动消除功能。

拓扑关系自动检查：检查面状地物是否封闭，包括房屋、行政区划等。根据容差 4cm（可自定义）检查同一层或不同层中线线相交、断开是否正确。

3.3 空间数据质量检查

3.3.1 空间精度检查

提供打点精度检查与量边精度检查两种方式，并提供统计功能。

3.3.2 属性精度检查

缺项检查：主要针对属性项空缺检查，如规划用地属性表中，权利人，四至等内容是否空缺。

属性关联要素检查：属性内容与关联地物矛盾，如规划用地信息填写与附属地物是否一致。

3.3.3 空间数据逻辑性检查

空间特征检查：主要检查空间要素表达是否准确，例如要求点状地物1个点，线状地物2个以上，面状地物点数 3个以上且点数与拓扑面点数一致，否则检查列出，报告坐标位置。

对象重复检查：完全相同对象进行检查，并提供修复功能；数量多余重复检查，例如一个面存在多个属性点，检查并给予报告。

地物交叉检查：主要检查关键地物（如围墙、房屋）是否相交。

非法高程：高程点与等高线，存在点线矛盾；高程点与其注记矛盾，系统通过注记改高程值或通过高程值改注记。

3.3.4 图属关联检查

关联性检查：非法拓扑属性点，属性点无面配合；非法拓扑属性面，面无拓扑属性点配合。

空间一致性检查：注记、属性一致性检查；注记、边界一致性检查；属性内容一致性检查；包含关系属性一致性检查，例如房屋被包含在规划用地面中，两者相关联属性应一致。

4 系统实现

4.1 系统平台选定

广州原有MGE数据全部向ArcGIS平台迁移，中间数据整理选用 EPS2008。因此选用 EPS2008平台进行处理，并且结合数据整理工作，检查更彻底。

4.2 数据转换处理

TXT、DXF为广州GIS数据交换格式，TXT存取空间坐标数据与属性信息，DXF保存注记信息与控制点分数线。但是DXF在MGE转换时容易丢失，我们采取DGN结合TXT数据，保证了数据无损失转换。另外数据转换涉及到4位编码向6位新编码转换，采用清华信息映射技术进行要素级转换，实现两套数据迁移。

4.3 检查规则定制

检查规则是依据生产技术设计书要求而产生，是将原有书面文字要求变换为计算机可识别语言过程。本文采用以下几中方法进行规则定制。

1）采用SQL语句进行设置。定制界面见图1。SQL语句为通用数据库语言，利用它进行检查定制，具有很大灵活性，系统具有极大扩展性，实现了自定义检查功能、错误修复功能、自动错误定位显示。

图1 检查规则定制界面

下面以“房屋结构类型合法性检查”为例进行说明。在除了棚房、建筑房屋、破坏房屋等，房屋结构类型必须填写“A、B、C、D”等，其他填写内容均为非法。SQL语句：

SELECT GeoAreaTB.ID,房屋面属性表.建筑结构FROM房屋面属性表INNER JOINGeoAreaTBON房屋面属性表.ID=GeoAreaTB.IDWHERE((房屋面属性表.建筑结构)<>“A” And(房屋面属性表.建筑结构)<>“B”And(房屋面属性表.建筑结构)<>“C”And(房屋面属性表.建筑结构)<>“D”And GeoAreaTB. Code<>213050And GeoAreaTB.Code<>215050And GeoAreaTB.Code<>214050And GeoAreaTB.Code<>216050 And GeoAreaTB.Code<>217050);

2）限差设定。利用现有工具进行一些设定，如对数据重复性检查采用如下界面进行设置，定制界面见图2。

图2 检查限差、要求设定

3）检查脚本使用。通过VBS脚本编程,进行数据检查或数据修复。指定脚本程序名称，以EPS执行目录+脚本程序组成，例如：“..DeskTop广州规划院测量Script广州数据检查注记与边界一致性检查.vbs”。常用脚本函数：读取检查记录函数 LoadCheckRecord（）；删除检查记录函数Remove Check Record（）；保存检查记录函数 SaveCheckRecord（）；添加检查记录函数 AddCheckRecord（）；显示检查结果函数 ShowCheckOutput（）。

4.4 建立数据质量智能评估体系

将能够定量表示的检查内容定制在数据检查模板中，按照出错的数量确定权重，建立质量智能评估体系。对不同数据的质量自动做出质量评估，评定质量等级，供数据质量评定时参考。

式中，N为单位产品得分；x为单位产品预置得分，系统预置100分；i为单位产品严重缺陷个数；j为单位产品重缺陷个数；k为单位产品轻缺陷个数，T为缺陷值调整系数，一般根据测绘产品复杂程度而定，取值范围0.8-1.2。

4.5 结果评定与报表输出

数据质量各项评估分级标准由系统以二维关系表形式开放给用户，由用户预先定制好各项评估分级标准，然后由系统按下面评分值计算公式来对检查数据进行打分输出。同时系统在质量评估输出中提供用户填写数据质量评估意见功能，由用户根据数据得分情况来确定检查数据的质量。检查结果数据报表的数据来源表结构见表3。

表表结构

表表结构

序号 列名 列类型 数据长度 说明1 ID 整数 4 检查错误记录序号（流水号）2 CHECKGROUP 字符 50 检查分组名称3 CHECKNAME 字符 50 检查项目名称4 NAME 字符 50 检查项在功能设计时预定的名称5 X双精度 8 检查错误记录定位的X坐标6 Y双精度 8 检查错误记录定位的Y坐标7 Z 双精度 8 检查错误记录定位的Z坐标8 OBJTYPE 整数 4 检查错误记录的数据类型9 GEOIDLIST 字符 250 检查错误记录相关图形的ID列表10 NOTEIDLIST 字符 250 检查错误记录相关注记的ID列表11 DESCRIPTION 字符 250 检查错误记录的详细描述

5 结 语

目前，系统已经全面用于广州空间数据的检查与数据整理。通过运用该系统对这些成果数据进行全面有效的检查，从根本上改变了空间数据的验收方式，从技术上彻底避免了“人情”数据、“垃圾”数据，使数据采集与整理作业更加规范。建立过程质量检查机制，有效保证数据采集与整理和GIS建库采用统一的数据质量标准，从而促进面向规划的GIS数据生产质量控制体系建立。

[1] 李德仁，苗前军，邵振峰.信息化测绘体系的定位与框架[J].武汉大学学报：信息科学版，2007，32(3):189-192

[2] 陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社，2000

[3]GB/T18316-2001，数字测绘产品检查验收规定和质量评定[S].

[4] 吴信才，郭际元，郑贵州，等.地理信息系统设计与实现[M].北京：电子出版社，2002

[5] 陈永奇，张正禄，吴子安，等.高等应用测量[M].武汉：测绘科技大学出版社，1996

[6] 唐克.MFC程序设计[M].北京：希望电子出版社，2002

Reserch of Spatial Data Quality Check System for Urban Planning

by Wang Lei

On the basis of spatial data analysis,this paper introduced special data quality controland evaluation system design principia.Then the method of data check and evaluating each spatial data quality index was described.The research content and method had succeeded in applying to Guangzhou data check system.The application results of special data quality control and evaluation system indicates that the menthod is right.

in formation mapping,special data,quality testing,data quality evaluation （Page:25）

P208

B

1672-4623(2011)01-0025-03

2010-03-16

王磊，硕士，高级工程师，主要研究数据建库及其GIS应用开发工作。