基于规则的地理国情普查质量检查系统的设计与实现

陈　飞，龚建辉，陈中林，蒙　印

(四川省遥感信息测绘院，四川 成都 610100)



基于规则的地理国情普查质量检查系统的设计与实现

陈飞，龚建辉，陈中林，蒙印

(四川省遥感信息测绘院，四川 成都 610100)

Design and Implementation of Quality Inspection System for Geographical Condition Census Based on Check Rules

CHEN Fei，GONG Jianhui，CHEN Zhonglin，MENG Yin

摘要：针对全国第一次地理国情普查及四川省地理省情普查，笔者结合生产实际，研究和探讨了地理国情普查成果数据质量检查的内容、技术方法及精度指标，设计了内容完整、检查科学的质量检查模型，研发了自动化程度高、拓展性强、运行稳定、检查效率高的地理国情普查质量检查软件，介绍了软件的功能、特点及应用情况。

关键词：地理国情普查；质量检查；检查规则

地理国情普查是制定和实施国家发展战略与规划、优化国土空间开发格局和给类资源配置的重要依据[1]，地理国情普查的开展是国务院对测绘地理信息工作服务于国家的宏观决策、规划管理提出的更高要求，也是新时期测绘与地理信息部门服务于经济社会科学发展的重大任务，具有重大的历史意义和现实意义[2]。地理国情普查数据成果的质量检查是确保普查成果真实、可靠的重要手段，对地理国情普查任务的完成至关重要，也是后期进行地理国情监测的重要依据[3]。

地理国情普查成果数据较为丰富，其质量检查相较于以往的基础测绘项目涉及的内容更多、复杂度也更高。笔者所在单位已有的质检软件不包含一些检查项，无法满足地理国情数据质量检查的要求，需要重新开发相应的检查算法；另一方面，传统的质量检查是以项目为划分进行软件开发，针对不同的项目开发不同的质检软件。这种方式存在大量的重复劳动，造成了人力、物力的浪费，同时代码冗余度高、灵活性低，而且经常因为技术规定或生产需求的变更而修改代码，大大增加了后期维护的成本和难度。

鉴于此，在地理国情普查如火如荼进行的背景下，迫切需要一套稳定性好、通用性强、灵活性高、质量可靠的测绘产品质量检查系统，以满足新形势下地理国情普查成果数据及不同项目测绘产品对质量检查的要求。

一、系统设计与实现

1. 设计思想

为了消除传统的质量检查软件在基础测绘数据成果质量检查中存在的种种缺陷[4]，在设计架构时，本系统在保证检查精度和检查效率的前提下，着重考虑质量检查系统的高效性、灵活性和扩展性[5]，具体设计思想如下：

1) 以高度的自动化检查为主，辅以方便实用的交互式检查，提供成果数据质量检查的一体化解决方案[6]。

2) 采用模块式开发和基于规则的质检方案设计，实现成果数据检查方式灵活的扩展和定制，以满足不同项目的需要。

3) 引入全新概念和方法，以检查算子、检查规则、检查方案三级概念体系为核心，建立检查体系。

4) 尽量采用优化的检查算法，在保证检查精度的前提下注重检查效率的提升，防止检查过程中由于数据量大而造成的死机或内存溢出。

5) 采用小型数据库对检查数据和错误记录进行统一高效管理，在遵循轻巧易用的原则下实现各类数据的快速访问和高效查询[2]。

2. 检查内容

地理国情普查成果质量检查主要涵盖地理国情地理实体数据(DLG)、地表覆盖数据(LCA)、地理国情元数据、遥感解译样本数据、外业调查数据及数据组织的检查。由于篇幅所限，在此仅以地理国情地理实体数据的检查为例，列举了其质量检查项的情况，见表1。

此外，遥感解译样本数据检查还包含数据结构检查、地面照片标识符命名检查、标识符对应关系检查、遥感影像标识符命名检查、地面照片检查、遥感影像实例检查、属性数据库检查、复合类要素检查等[7]。

表1　地理国情普查质量检查项设计表[8]

3. 总体设计

本文根据地理国情普查质量检查的实际应用需求，在Windows环境下，基于Visual Studio.NET 2010开发环境和ArcGIS Engine组件，利用VB.NET语言，设计、开发了地理国情普查成果数据质量检查系统。系统总体框架图如图1所示。

数据层包含空间数据库、检查方案及规则库、检查结果数据库，主要涉及存储待检查数据、质量检查方案、质量评价结果数据库3部分内容。其中质量检查方案定义了针对待检数据的检查内容、检查方法和精度要求。质量评价结果质量数据库用于存储质检的过程信息和结果信息。

图1　系统架构

业务层包含该系统的各个功能模块，其中检查方案管理包含方案的配置及检查规则参数的设置；质量检查模块运行相应的检查方案及规则；浏览功能模块包含待检数据的浏览和检查错误结果的浏览，列表显示错误详情。该部分是整个检查系统的核心，其设计质量直接影响着系统的效率、性能及检查结果的正确性、有效性。

表现层是与用户交互的系统主界面，承载系统各个功能，包括空间数据的浏览查询、检查方案的浏览，以及检查处理结果的显示和查看等功能。

4. 检查模型

质量检查的规则和模型是空间数据质量检查软件的基础。质量检查系统方案的设计就是在规则和模型的基础上，先完成各个检查项的设置，从而得到一套完整的检查方案，实现系统的自动检查及评价。因此规则和模型的定义和设计是整个系统研制的核心内容。下面主要介绍系统设计的主要规则和模型[9]。

首先简要介绍一下检查算子、检查规则和检查方案的概念。检查方案设计器的工作流程如图2所示。

图2　检查方案设计器的工作流程

(1) 检查算子

检查算子是对数据质量要素的抽象。根据预设的参数接口及输入条件，实现具体的检查算法，如点在线上(见表2)、点在面内、线与线重合等。

表2　“点在线上”检查算子的设计表

(2) 检查规则

检查算法经过具体的参数配置后，形成一条检查规则。检查规则是可以直接用于质量检查的最小检查单位，它是检查算子经过实例化后的对象，定义了检查对象和检查方法。如点在线上检查算子经过如下设置：左输入图层为SFCP，筛选条件为“GB in(‘420701’,‘420702’)”；右输入图层为LRDL，图层过滤条件为“RTEG=‘高速’”，经过参数配置后，可以形成“高速公路出入口必须在高速公路上”这条检查规则，如图3所示。

图3　检查规则配置面板

若进行不同的参数实例化，如左输入图层为SFCP，筛选条件为“GB=‘270201’”；右输入图层为HYDL，图层过滤条件为“GB<>‘999999’”，保存之后可形成“点状水闸必须在线状河流上”检查规则。检查算子与检查规则是一对多的关系，即同一条检查算子可以配置多条检查规则。

(3) 检查方案

多条检查规则的组合可形成一套检查方案。设计人员可根据不同项目的需求设计不同的检查方案，如国情DLG检查方案包含60多项检查规则，国情地表覆盖检查方案包含16项检查规则，国情元数据检查方案包含14条检查规则，国情解译样本包含16条检查规则等。检查方案里的检查规则可以增加或删除，每条检查规则的参数支持修改，最大限度地保证了整个检查系统的灵活性。如图4所示。

图4　检查方案设计器面板

二、系统特色与应用

1. 系统特色

1) 高度的自动化。系统具有高度的自动化检查功能，进行数据检查时只需要选择相应的检查方案和勾选需要的检查项，输入检查数据路径，一键式执行并显示检查结果[10]。

2) 检查内容丰富。针对地理国情及省情的地理实体数据(DLG)、地表覆盖数据、元数据、解译样本数据、外业成果及数据组织检查的需求，该系统包含丰富的检查方案，每个检查方案设计多个检查项。

3) 检查结果准确、高效。经过反复不断的修改、调试、测试，该系统已在笔者所在单位部署使用。实践表明，检查结果可靠，较差效率高效，满足测绘生产过程质量控制的要求。

4) 良好的扩展性。检查方案可以根据项目的要求进行增加和删除，同时每个检查规则的参数可以进行修改，极大地提高了该系统的灵活性和可拓展性，设计人员只要对检查方案和检查规则稍加修改，就可满足其他项目的需要。

2. 系统应用

针对地理国情数据质量检查的需求，建立了国情DLG、国情LCA、国情解译样本、国情元数据、国情DLG接边、国情数据组织检查；省情DLG、省情LCA、省情解译样本、省情元数据、省情DLG接边、省情数据组织检查等检查方案。此外，还可以根据生产技术规定的变更进行方案的增加、删减和更新。

目前该系统广泛应用于笔者所在单位的基础测绘生产的质量检查环节，已用于全国地理国情普查(西藏测区)、四川省地理国情普查、国家1∶50 000动态更新、四川省1∶10 000基础测绘、四川省地质灾害防治专用图测制等项目，有效保证了测绘生产对过程质量控制的要求，如图5所示。

图5　系统主界面及检查结果

三、结束语

地理国情普查质量检查系统界面友好、操作简单、实用性强，针对国情普查数据质量检查的需求制定了大量的检查规则。目前该系统已正式投入生产，经过测试及试用，极大地减轻了质量检查的工作量，大大提高了工作效率，同时系统错检和漏检率较低、检查结果可靠。

同时，该系统具有高度的开放性和极大的灵活性，检查参数、检查规则、检查方案等都是可以调整的，针对其他项目只需重新配置检查规则及方案，就可满足不同项目对质量检查的需要。因此，该系统具有极强的实用性和推广价值。

参考文献：

[1]王宝山, 张力仁, 张俊. 浅谈地理国情普查项目成果的质量控制关键点[J]. 测绘与空间地理信息, 2013, 36(9): 224-226.

[2]罗鹏. 地理国情普查成果质量控制及检查方法探讨[J]. 测绘与空间地理信息, 2014, 37(6)：192-194.

[3]张勤, 樊文锋. 测绘与地理国情监测[J]. 测绘通报, 2012(11): 78-80.

[4]赵力彬, 谢露蓉, 吕志勇, 等. 空间数据质量检查与评价系统的设计与实现[J]. 测绘通报, 2010(9): 45-47.

[5]徐启恒, 张新长, 张兴飞. GIS 数据检查与质量控制系统的设计与实现[J]. 测绘通报, 2012(5): 38-40.

[6]江玮, 陈晓勇, 刘昕,等. 利用“规则-模型-方案”模式的质量控制体系及其应用[J]. 东华理工大学学报(自然科学版), 2013,36(1)：76-80.

[7]桂新, 伍水华. 地理国情普查过程质量控制的内容与要求[J]. 江西测绘, 2014(4)：7-8，42.

[8]国务院第一次全国地理国情普查领导小组办公室. GQPJ13地理国情普查成果质量检查与验收[R]. 北京:国务院第一次全国地理国情普查领导小组办公室, 2013.

[9]严玉瑶. 城市管网空间数据质量检查系统设计与实现[D]. 北京：中国地质大学(北京), 2012.

[10]林蒙安. 测绘产品质检管理系统的设计与实现[J]. 测绘与空间地理信息, 2013, 36(6):244-246.

中图分类号：P208

文献标识码：B

文章编号：0494-0911(2016)03-0122-04

作者简介：陈飞(1986—)，男，硕士，助理工程师，主要从事地理信息系统开发、摄影测量与遥感、三维建模与应用等方面的工作。E-mail：chenfeisw@126.com

基金项目：四川省测绘地理信息局科技支撑项目(J2014ZC06)

收稿日期：2015-03-12

引文格式： 陈飞，龚建辉，陈中林，等. 基于规则的地理国情普查质量检查系统的设计与实现[J].测绘通报，2016(3)：122-125.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0103.