大比例尺地形图入库前质量评价方法

李宣锐，花向红，周庆俊，何玉剑

（1.武汉大学测绘学院，湖北武汉 430079；2.武汉大学灾害监测与防治研究中心，湖北武汉 430079；3.莆田市国土局，福建莆田 351100）

大比例尺地形图入库前质量评价方法

李宣锐1,2，花向红1,2，周庆俊3，何玉剑3

（1.武汉大学测绘学院，湖北武汉 430079；2.武汉大学灾害监测与防治研究中心，湖北武汉 430079；3.莆田市国土局，福建莆田 351100）

介绍了大比例尺地形图入库前质量评价的重要性，给出了模糊数学评价法应用于大比例尺地形图入库前质量评价的数学模型和方法，并结合工程实例数据来验证方法的可行性,为大比例尺地形图入库提供了质量保障的依据。

大比例尺地形图；质量评价；模糊数学评价法

目前，我国很多城市已经或正在建立本市的城市基础地理信息数据库，而建立城市基础地理信息数据库的重要数据源就是现有大比例尺数字地形图。高质量的数据源才能构成高质量的数据库，从而为实现对地形图的专题信息提取、数据挖掘等应用提供更精准的服务。所以在地形图入库前，为了了解地形图的数据是否合格，质量是否满足GIS的要求，需要进行质量评价。地形图传统的质量评价法通常是采用缺陷扣分法：以“幅”为单位，将满分设为 100分，根据产品质量缺陷程度进行扣分，再将各缺陷扣分值累加，最后用满分值减去累加的扣分值，得到的最后分值即为该幅产品的评判值，以此判断它的质量等级。缺陷扣分法虽然操作简便，易于量化和分等定级，但该方法只能在缺陷和非缺陷之间以及缺陷的程度上进行评定，是一种基于刚性的质量观，其对缺陷的认定过于绝对。然而，数字地形图质量评价中所采用的“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”等质量指标都是模糊概念，所以运用上述方法会导致评价结果比较粗糙。为此，本文将模糊数学评价法应用于数字地形图入库前的质量评价中。该方法特点是在于改善了传统方法刚性评价，充分尊重数据的模糊性，提高了质量评价的精度，更具有科学性、严密性和统一性，为数字地形图评价提供了一种比较好的数学工具。

1 模糊数学评价地形图质量方法

利用模糊数学评价地形图质量是根据模糊数学原理，首先建立因素集和评价集，将模糊概念用模糊集合来描述，再对影响地形图质量的因素一一评定，建立质量综合评定的模糊矩阵，最后确定各影响因素的隶属度，依“隶属度最大及聚类分析原则”确定质量等级。

建立因素集和评价集是模糊数学评价地形图质量首要工作。影响地形图的质量取决于多种因素，这些因素构成一个集合，称为“因素集”，用U代表因素集，即U=[几何精度,图形质量,属性精度,逻辑一致性,完整性]。对其中的每个因素做出评价组成的集合，叫做“评价集”，用V代表评价集，选择4个评价级组成一个评价集，即V=[优级品，良级品，合格品，不合格品]。而大比例尺数字地形图入库质量取决于下面5个因素：

1）几何精度：除了少数需要更改的要素外，整理后的要素应与原图中对应的要素在几何位置上完全一致；相邻图幅要素的几何位置应接边；

2）图形质量：整理后的地形图数据的图形表示应正确并符合新版图式的规定；整理后的地形图中，图形应正确、完整、美观，无遗漏、无添加、无重复、无明显变形；不允许存在不合理的悬挂线、回头线、伪节点、冗余节点、碎线、面积为零的多边形、空注记等；

3）属性精度：地形要素的分类编码应正确无误；地形要素的属性信息应完整、正确；相邻图幅同一要素的属性信息应一致；

4）逻辑一致性：面状区域应闭合，属性应一致；相关要素处理应正确；要素几何类型应正确，具有唯一性；

5）完整性：地形要素应与原图保持一致，无遗漏；地形要素的几何描述应完整；数据的分层与组织应正确，不得有重复或遗漏；数据说明的内容应正确、完整；注记应完整、正确，字体应一致。

考虑到各种因素对地形图质量的影响程度各有不同，所以正确地给因素赋予权重对质量评价有很重要的意义。建立相应的权重集 A=[a1a2…an]，确定权重可采用层次分析法和特尔菲测定法等方法。本文根据工程实际情况，采用特尔菲测定法，确定的权重矩阵为A=[0.2 0.25 0.3 0.1 0.15]。

评价地形图质量这一模糊概念为何等级时，需要确定其隶属度。根据各因素数据的分布特征，本文采取“降半梯形”分布公式，公式如下:

式中，U为隶属度函数;x为某影响因素依据评价集给定的分值。

利用缺陷扣分法对每个影响因素打分，所得的分值构成如下形式的模糊判断矩阵R。

所以，模糊数学评判的基本形式为：

式中，A为权重矩阵；R为隶属度矩阵；B为评判结果向量，表示被批评事物等级程度，与评判集V对应，B向量中数值最大的隶属于评判集V中等级程度。

2 工程应用分析

笔者将以上模糊数学评价方法运用于某市的大比例尺数字地形图入库前质量评价。该批大比例尺地形图共有 286幅，参与大比例尺地形图入库前整理工作的人员共8名，费时2个月，在入库前对地形图进行质量评价，结果优级品占大多数，共有 191幅，良级品89幅，合格品2幅，不合格品4幅。针对不合格品，根据实际缺陷情况选择返工或者重新获取地形数据。

限于篇幅，这里只给出了一幅地形图模糊质量评级情况。表1列出了一幅地形图质量特性计分情况；将得分带入隶属度函数得模糊判断矩阵R如下：

根据最大隶属度原则，该幅地形图质量评价为良级品。

表1 质量特性计分表

3结语

尽管模糊评价法和传统的缺陷扣分法有相似的操作步骤，但由于其最后的评定结果的算法完全不同，所以意义也不同。模糊评价法采用严谨的数学算法经过了严格的逻辑推理，利用各评价因子对不同质量等级的隶属度来反映其质量信息，考虑到了其模糊属性，利用的信息更充分，得出的结果也就更为客观和公正。但其也有需要改进的地方：对于影响地形图质量的各质量特性的权重如何确定，仍然需要寻找一种更科学严谨的方法。

[1] 张君华.大比例尺数字地形图质量自动检查评价系统的研究与开发[D].昆明：昆明理工大学，2008

[2] 谢春莲.浅谈数字地形图质量评价量化方法[J].中国高新技术企业，2009(8):39-40

[3] 周大庆.城市大比例尺数字测图质量控制与方法研究[J].地理空间信息，2008，6（3）:81-83

[4] 余章蓉.数字地形图质量检查系统研究[D].昆明：昆明理工大学，2008

[5] GB/T 17941-2008数字测绘成果质量要求[S]

Quality Evaluation Methods of Large Scale Digital Map Before Import in to Database

by LIXuanrui

Firstly,the importance of quality evaluation of large scale digital map before import into database were introduced.Then the mathematical model and the steps of fuzzy mathematics judgement applied in quality evaluation were given.Lastly,an engineering example was given to verify the feasibility of the method,this method can ensure the quality of large scale digital map before import into database.

large scale digital map,quality evaluation,fuzzy mathematics judgement（Page:73）

P208

B

1672-4623(2011)02-0073-02

2010-09-14

项目来源：国家自然科学基金资助项目（40901214）；精密工程与工业测量国家测绘局重点实验室开放基金资助项目（PF2009-2）。

book=4,ebook=330

李宣锐，硕士，研究方向为地理信息系统研究与应用。