地理国情普查入库数据质量检查相关问题研究

马梦然,花向红,贺小星,舒颖,龚国栋

(1．武汉大学测绘学院,湖北武汉 430079; 2．江西省数字国土重点实验室,江西南昌 330013; 3．地球空间信息技术协同创新中心,湖北武汉 430079; 4．武汉大学灾害监测和防治研究中心,湖北武汉 430079)

地理国情普查入库数据质量检查相关问题研究

马梦然1,2∗,花向红1,3,4,贺小星1,2,舒颖1,2,龚国栋1,2

(1．武汉大学测绘学院,湖北武汉 430079; 2．江西省数字国土重点实验室,江西南昌 330013; 3．地球空间信息技术协同创新中心,湖北武汉 430079; 4．武汉大学灾害监测和防治研究中心,湖北武汉 430079)

以河北省某县地理国情普查入库数据质量检查为例,系统介绍了地理国情普查数据入库质量检查方法及流程,提出了基于5种属性数据的入库数据质量检查方法,并结合ArcGIS进行实例进行分析,提出了相应的质量修正方案。结果表明:经过ArcGIS对5种属性数据进行拓扑分析及修正后,能够有效提高质量检查的效率和质量,确保地理国情普查成果顺利进行入库。

地理国情普查;数据入库;方法与流程;质量检查

1　前 言

为全面掌握我国地理国情现状,满足经济社会发展和生态文明建设的需要,国务院下发了《国务院关于开展第一次全国地理国情普查的通知》(国发[2013]9号)决定于2013年～2015年开展第一次全国地理国情普查工作[1]。为顺利开展国情普查数据地理国情监测与统计分析应用,确保地理国情普查中各种成果数据能够顺利入库,各类成果数据在入库前均需要按照成果数据入库检查技术要求进行入库检查。由于检查成果数据中可能存在待入库数据文件与结构一致性、逻辑一致性、拓扑关系一致性、空间参考正确性及矢量数据接边等影响入库的数据问题,需要利用地理国情普查质检软件依据检查要求对地理国情普查入库数据进行质量检查与质量评价[2,3]。对于影响数据入库的问题需要修改后才能进入下一个建库工序。从第一次全国地理国情普查开始以来,各省测绘地理信息相关部门都积极行动起来,在全国各个任务区开展了大量工作。针对地理国情普查数据库的建设,国家测绘产品质量检查测试中心和四川省测绘产品质量监督检验站共同开发了地理国情普查质检软件,实现了对数据检查的自动化[4,5]。

2　数据入库质量检查方法与流程

2．1地理国情普查入库数据

通过二级检查验收后的地理国情普查数据主要包括:地表覆盖数据、地形地貌数据、地理国情要素数据、正射影像数据、遥感影像解译样本数据及相关元数据等数据成果。按照地理国情普查数据入库质量检查程序,需要在质检前将成果数据统一拷贝到预先分配好的存储位置和目录下,并转换成软件可识别的数据组织形式,其数据组织形式如图1所示。

图1　数据组织形式图

由图1可以看出地理国情普查入库原始数据格式主要分为地表覆盖及国情要素和解译样本两大类[6],其中地表覆盖及国情要素包括地表覆盖数据(DLGO)和元数据(Metadata),其数据存储方式按照“一个县一个gdb存储”,数据命名方式为“县级代码+缩写．gdb”、“M+县级代码+缩写．gdb”;解译样本数据按照国家生产规定进行数据组织,即SMPDATA,包括数据库文件SMPDATA．mdb、地面照片文件PHOTO、影像实例目录SMPIMG[5]。

2．2数据入库检查方法

数据入库质量检查方法以自动检查为主,利用地理国情普查入库质检软件,对生产单位提交的成果数据的文件与结构一致性、拓扑关系一致性、逻辑一致性、空间参考正确性以及矢量数据接边等进行检查,发现问题给出错误列表,然后进行修改[7,8]。而对无法实现自动检查的要素内容,可采用可视化的半自动人机交互检查方式发现问题,检查人员对问题进行分析后,采取相应的技术措施,主要是利用ArcGIS软件中的相应功能或以人工方式进行文件格式、命名修正等方法进行修改,保证数据完整,数据格式、结构和内容符合数据入库要求。

2．3入库质检的工作流程

入库质检的工作流程如图2所示。首先对入库前数据成果进行汇交目录的检查,按照生产规定、建库规定和汇交规定进行省级汇交目录和国家级汇交目录检查,检查未通过,按照错误信息提示,对照数据格式要求由生产单位进行修改。

然后,汇交目录的检查合格后,主要进行地理国情普查要素数据、地表覆盖数据、普查元数据、正射影像数据、遥感解译样本数据、网络数据检查6类数据的检查工作。对于检查结果不合格的数据,检查后会自动生成相应的错误列表文件。生产单位根据错误列表文件信息进行相关数据的修改。

第三,对检查合格的数据进行入库前数据预处理工作。预处理工作主要包括普查要素处理、地形地貌数据处理、解译样本数据处理、地表覆盖数据处理、网络数据处理、正射影像数据处理,并进行数据整合。

最后,经过预处理的数据,仍需进行上述第二步检查,检查合格后才能进行地理国情普查数据入库工作[10]。

图2　入库质检的工作流程

3　数据入库质量检查实例分析

3．1省级汇交目录检查

省级汇交目录检查主要对提交的地理国情数据资料进行初步检查,按照规定的格式进行数据转换,并按照一定的组织形式进行存储,通过与标准目录信息进行比较分析,来检查省级汇交目录的正确性、完整性。图3给出了河北省某县地理国情普查入库数据汇交目录检查情况。从图3及检查结果表明提交的数据存在DEM、DOM、SURVEYDATA、省级扩展普查成果文件缺失等错误,其处理办法是用户根据生成的错误列表文件进行编辑处理,必要时由生产单位补交缺失的相关的数据资料。

图3　省级汇交目录检查分析结果

3．2地理国情普查要素数据检查

地理国情普查要素数据主要是对不同地理要素数据的拓扑关系进行检查,即检查铁路、城市道路、公路、乡村道路、水系、构筑物等对象是否存在重合、重复、悬挂点、伪节点、未闭合以及几何位置接边是否超限、属性值错漏或不接边、是否存在极小不合理面或极短的不合理线等。图4给出了要素数据检查过程中发现不同属性的要素(要素3、要素6)相交处未断开的情况,其处理方案是结合原始数据利用ArcGIS软件的拓扑功能对出现的错误的拓扑关系进行相应的修改。

图4　地理国情普查要素数据结果情况

3．3 地表覆盖数据检查

地理国情普查要素数据地表覆盖数据检查的对象为矢量、栅格以及网格化的地表覆盖数据,对数据集属性项定义是否符合要求、格式及拓扑关系是否一致、图斑是否有细缝或重叠、位置相邻CC码是否一致等进行检查。图5给出了地表覆盖数据检查中出现的问题,从图5可以看出层内拓扑关系地表覆盖面折刺不符合规范要求,即出现小于规范限差的打折角(限差为5°),其解决问题方法是采用ArcGIS软件的拓扑工具(如planarize lines工具)对不符合规范的打折角度进行拓扑关系修改。

图5　地表覆盖数据结果情况

3．4普查元数据检查

普查元数据检查主要是对高程带、坡度带、行政区划、水系参考资料及格网单元数据进行分析,对文件结构一致性、空间参考正确性、层内拓扑关系、属性项值域及其数据模型等进行检查分析。图6给出了普查元数据检查分析结果情况,由图6可知检查出的错误为字段refFreshWater的长度为64,根据《地理国情普查数据生产元数据规定》,有关水系参考资料元数据MRDW图层中,字段refFreshWater的属性长度为10,与数据模型定义的字段不符,通过分析提出的修改方案为将错误字段长度修改为规范要求的字段长度。

图6　普查元数据检查情况

3．5普查元数据检查

遥感解译样本数据包括地面照片和遥感影像实例,遥感解译样本数据检查主要检查数据完整性(文件缺失及冗余检查)、属性正确性等进行检查。图7为遥感解译样本数据检查情况,从图7可知解译样本数据存在遥感影像实例、地面照片格式及命名不正确、遥感影像实例裁切范围不正确等错误。其解决方案是按照生成的错误列表相应提示进行修改,使其符合相关规范的要求。

图7　遥感解译样本数据检查情况

4　结 语

本文主要以河北省某县地理国情普查入库数据为例,系统介绍了地理国情普查数据入库质量检查方法及流程,提出了基于“省级汇交目录数据、地理国情普查要素数据、地表覆盖数据、普查元数据、遥感解译样本数据”五类属性数据为基础的入库数据质量检查方法,并结合ArcGIS进行实例进行分析,提出了相应的质量修正方案。实例分析结果表明,经过ArcGIS对5种属性数据进行拓扑分析及质检后,能够发现地理国情数据中存在的质量问题,通过修正后能够有效提高相关地理国情数据的质量,确保地理国情普查成果顺利进行入库。

[1] 国务院关于开展第一次全国地理国情普查的通知[N]．辽宁省人民政府公报,2013(8):25～26,38．

[2] 薛雪舟,刘利凯．地理国情普查质量管理探讨[J]．测绘与空间地理信息,2014(12):205～207．

[3] 陈俊勇．关于地理国情普查的思考[J]．地理空间信息, 2014(2):1～3,7．

[4] 地理国情普查成果质检软件用户手册V1．0[R]．国家测绘产品质量检验测试中心,2014．

[5] 杨海关,邱云峰,李俊娟．地理国情普查质量检验软件的功能设计[J]．测绘与空间地理信息,2015(6):64～65．

[6] 刘敏．面向地理国情普查的地表覆盖解译技术与方法[D]．阜新:辽宁工程技术大学,2013．

[7] 程滔．地理国情普查样本数据入库质量检查方法研究[J]．测绘通报,2015(10):103～106．

[8] 贾佳．地理国情普查质量监督检查验收方法[J]．测绘与空间地理信息,2014(6):220～221．

[9] 冯存均,左石磊,詹远增．地理国情监测工作机制探讨[J]．测绘科学,2014(4):50～54．

[10] 汪斌．关于地理国情普查过程成果质量控制的思考[J]．测绘标准化,2015(1):8～9．

[11] 戴锡花．安徽省地理国情普查管理问题研究[D]．合肥:安徽大学,2014．

[12] ESRI,Redlands．ArcGIS desktop:release 10．Environmental Systems Research Institute,CA,2011．

Research on Related Problems of Quality Checking During Database Construction in Geographic National Conditions Investigation

Ma Mengran1,2,Hua Xianghong1,3,4,He Xiaoxing1,2,Shu Ying1,2,Gong Guodong1,2
(1．School of Geodesy and Geomatics,Wuhan University,Wuhan 430079,China;
2．Jiangxi Province Key Lab for Digital Land,Nanchang 330013,China; 3．Collaborative Innovation Center for Geospatial Technology,Wuhan 430079,China; 4．Hazard monitoring&prevention Research Center,Wuhan University,Wuhan 430079,China)

This paper took the geographic Census data of a county in Hebei Province for example,mainly discussed the data quality checking methods and technological process of Geographic National Conditions Investigation．Quality inspection method based on five kinds of property data checking were proposed,and examples carried out with ArcGIS,several plans have been proposed according to the particular problem．The results show that the proposed strategy based on five kinds of property data checking with ArcGIS can effectively improve the quality and reliability of Geographic National Conditions investigation,ensuring the smooth progress of data warehousing on Geographic National Conditions investigation．

geography census;data warehousing;methods and processes;quality inspection

1672-8262(2016)01-72-04

P208．1

A

∗2015—12—17

马梦然(1991—),女,硕士研究生,主要研究方向:GNSS数据处理及精密工程测量。

国家自然科学基金项目资助(41174010,41374011,41574031);江西省数字国土重点实验室开放研究基金资助项目(DLLJ201605)。

1672-8262(2016)01-76-05

P208．2

A