地理国情标准时点核准与验收入库的方法研究

答 星，吴克友，罗名海，任 杨，陈 涛，杨晓东

（1.武汉市测绘研究院,湖北 武汉430022）

地理国情标准时点核准与验收入库的方法研究

答 星1，吴克友1，罗名海1，任 杨1，陈 涛1，杨晓东1

（1.武汉市测绘研究院,湖北 武汉430022）

结合武汉市第一次地理国情标准时点核准与验收入库工作的实践，阐述了作业内容和实施方案，探讨了标准时点核准阶段的数据更新、成果验收和资料入库三个重要环节的数据处理方法和质量控制措施，为开展常态化地理国情监测提供技术支撑。

地理国情；标准时点核准；成果验收；资料入库

地理国情普查是一项重大的国情国力调查，是全面获取地理国情信息的重要手段，也是掌握地表自然、生态以及人类活动情况的基础性工作[1]。第一次全国地理国情普查工作于2013年7月开始，2015年12月完成预验收。标准时点核准工作于2015年6月30日开始，分为标准时点核准与验收入库2个部分。这项工作解决了初始普查数据获取时间与标准时点之间国情要素变化的更新问题，并形成了全国范围内统一时点标准的地理国情普查本底数据库。本文以武汉市地理国情普查工作为基础，探讨了标准时点核准与验收入库阶段中数据更新、成果验收、资料入库3个环节的数据处理方法和质量控制措施，为开展常态化地理国情监测及成果应用提供技术支撑。

武汉市测绘研究院承担了武汉市第一次地理国情普查工作，普查范围总面积8 577 km2，涵盖了7个中心城区和6个新城区，标准时点核准工作始于2015年6月8日，止于7月30日。验收入库工作于7月31日展开，8月31日通过省级验收并完成入库工作。标准时点核准与验收入库工作可分为数据更新、成果验收、资料入库3个阶段。数据更新是利用标准时点核准影像与相关专题资料对变化区域的地理要素进行更新。全过程严格执行“两检一审”的质量控制措施。成果验收由湖北省测绘质量监督检验站负责，需经概查和详查修改并确认无误后方可入库。资料入库工作由湖北省测绘成果档案馆负责，根据地理国情普查数据入库规范标准，数据入库前还需要进行软件检查和接边检查。最终成果用于构建地理国情普查本底数据库。具体流程如图1所示。

1 数据更新过程中的问题处理

依据相关规定要求[2]，结合武汉市特点和生产实际，武汉市测绘研究院制定了《武汉市第一次地理国情普查标准时点核准实施方案》，以保证在规定的时间内完成符合标准时点要求的全部普查成果。重点核准对象有：

图1 标准时点核准与验收入库工作流程图

1）地表覆盖。检查初始普查中TAG值为4的图斑变化情况；非人工建造类别变更为人工建造类别以及人工建造类别发生显著变化的情况；更新由人为因素导致的图斑变化，不更新季节性、重复性变化；更新后的图斑TAG值重新定义为5。

2）地理国情要素。更新变更的道路中心线、水系结构线以及上涨的高水位界；更新2014与2015年变更的各类行政区划单元、社会经济区域单元和城镇综合功能单元。

3）元数据。记录变化区域的元数据，更新初始普查阶段的元数据。

4）遥感解译样本。对新增地理要素、新增地表覆盖类型以及标准时点核准变化较大的要素进行拍照取样并纳入到解译样本数据库中。

1.1 更新区域的标定方式

标准时点核准包括自然和人文多方面内容，需充分利用遥感影像及各种普查资料确定变化区域，制定合理的更新规则，有利于提高工作效率和质量，更有助于普查成果与专项普查数据的协调一致[3]。以国普办下发的2015年1～4月的资源三号卫星影像、天绘卫星影像为基础，经ERDAS、PCI等遥感软件进行区域网平差、FME进行坐标仿射变换以及INPHO软件对图像进行增强和匀色处理后即可作为标准时点核准工作的影像数据源[4]。更新过程主要结合以下4种方式标定变化区域：①对初始普查生产中TAG值为4的图斑进行逐一核准，核准已有变化区域（如施工区、采掘场等）是否完成变化、范围是否发生改变；②基于eCognition遥感影像变化检测，对两期遥感影像进行解译分类并作对比分析，识别初始普查生产中TAG值为

1或3的图斑中的变化区域（如房屋拆迁、农田改造等）；③协调市区相关委办单位，收集与地理国情相关的专题资料，甄别出新增、变更的国情要素并进行定位上图或外业核准；④对中心城区和重点变化区域（如BOUA8区域）采取人工排查为主，其他手段为辅，确保重点区域更新到位。综合运用上述4种方法是快速锁定变化区域、提高数据更新效率的关键。

1.2 利用FME软件提高数据更新的效率

标准时点核准更新具有联动效应，任何一处变化都要对地表覆盖、地理国情要素、元数据、遥感解译样本进行同步更新，确保各类数据的一致性[5]。利用FME中的转换器对数据进行二次处理可提高更新效率。以新增道路的更新为例，地表覆盖中的无轨道路在国情要素中需采集道路中心线并依据相关专题资料或外业核准填写道路名称、车道数等属性信息，利用FME中的CenterLineReplacer转换器可同步生成新增道路的相关属性，这样既能保证中心线采集精度又能提高作业效率。再以LCA层更新后产生的面连续问题为例，按规范要求，CC分类码一致且生产标记信息TAG值为1或3的相邻图斑可作融合处理，但不能与更新图斑（TAG值为5）相融合。借助FME工具能有效解决这一问题，先经Test转换器将TAG值分组分离，Passed用通道输出TAG值为1或3的覆盖要素，Failed通道输出TAG值为5的要素，然后分别利用Dissolver转换器依据CC码值相同的条件计算相邻图斑，并导出接边线用于人工修改，从而解决地表覆盖数据CC码相同的相邻图斑按TAG值自动融合的问题。模块化编码如图2所示。

图2 相邻图斑按TAG值自动融合

1.3 基于Arcpy的图形属性分离更新方法

对变化区域的国情要素更新主要涉及要素图形修测和要素属性更新2个方面。前者以标准时点核准影像为依据，后者则需在前者的基础上经人工核准后修改。对于图形变化小而属性变化大的要素图层，属性修改需对该图层要素进行独占，从而降低了要素核准更新效率。为使图形编辑与属性修改两部分并行开展，可将原编辑图层转为中心点层，使中心点的属性修改与原图层的图形更新分开进行，通过在ArcGIS的PYTHON编译器中调用Arcpy Module编写的脚本实现空间分析、属性替换的功能，核心函数利用了SelectLayerByLocation（空间匹配需要修改的要素）和CalculateField（计算需替换的属性值）。然后在Toolbox中设计可视化界面，这样便于设定待更新的属性项，最后将更新过的中心点层与原图层中的要素进行空间匹配并更新相应的属性项。该方法适用于地理要素或元数据中图形变化量小而属性修改量大的图层，避免了切分要素图层后产生的后期接边问题以及原图层属性项设置的更改。其Toolbox界面如图3。

图3 属性替换Toolbox界面

2 成果检查验收阶段的质量控制

根据《地理国情普查检查验收与质量评定规定》，实施单位需对成果质量进行过程检查和最终检查，对检查结果进行修改并保存相关质检记录，上交省质检站进行成果验收。省质检站根据地理国情普查成果资料种类分为资料审查组、概查组、详查组、元数据及解译样本组5个分组展开质检工作，确保成果质量。除文档资料目录规整由人工完成外，其余4个环节涉及成果种类多、数据量大、质量要求高，需要采用相应的机查程序辅助质检，从而提高质检效率。概查质检采用地理国情普查成果质量检查验收软件，详查质检采用Geoway Checker for NC 和武汉大学开发的国情普查质检系统。

机查软件能够排查出大量关于数据完整性、逻辑一致性、属性精度等方面的问题，如单一要素图层中的悬挂点与伪结点、面重叠与缝隙、复合要素与最小上图面积、属性填写不规范等[6]。利用相关要素层间的关系进行叠置分析，可排查如道路中心线是否落入LCA层中、水系面和结构线的关系、LCA层中水系要素与HYDA层的逻辑关系错误等问题。大部分机查错误可经人工修改解决，如元数据及解译样本，但对地表覆盖数据中的合理性面连续（大于10万节点图斑需要分块）和地理要素中合理性逻辑或属性错误，需核实参考资料或相关技术文件确认无误后，填写合理性问题说明，供质检验收人员参考。

即使机查软件的功能再强大也无法完全替代人工检查环节。成果概查时要对要素属性与参考资料一致性进行验核，如跨区域或跨图幅的重大地理要素（道路、水系等）需保持要素的连续性，不应出现某一国道贯穿武汉市，但中心区却只采集了城市道路等类似错误；成果详查时应避免地表覆盖采集未考虑投影差改正以及城镇功能单元未按围墙采集造成的精度超限等问题。解译样本详查则需考虑样本照片拍摄主题是否明晰、拍摄距离和姿态是否与地表覆盖图斑协调一致等问题。对省质检站验收过程中提出的问题逐一整改后，需编写相关统计报告，并最终通过普查成果验收工作。

3 资料入库阶段的问题处理方法

成果验收阶段与资料入库阶段的检查内容侧重点不同，前者主要检查测区内数据逻辑一致性、属性与参考资料一致性、数据完整性等问题，而后者重点检查测区间数据的逻辑一致性、数据结构的规范性等问题。为统一全省入库数据的标准，利用ArcGIS对入库前的数据进行预处理，包括弧段错误修复处理（densify）、几何图斑修复（repair geometry）、复合要素炸散处理（multipart to singlepart），以消除不同采编软件数据规范不一致或数据转换过程中软件精度差异造成的结构性问题。

3.1 检查软件发现问题的排查

入库预处理后的成果数据利用湖北省地理国情普查数据入库检查软件逐项对要素数据、地表覆盖、元数据、解译样本进行质检。处理入库质检问题更多地要求作业员对照各种参考资料特别是外业调查情况来修改，不能为软件质检合格而修改合理性错误。入库阶段是以区县级行政区为单元，而成果验收阶段以武汉市为整体验收，因此需对成果验收合格的库数据进行分区裁切。裁切过程中会在接边处产生较多微小面（低于1 m2）和面折刺（小于5°折角）问题，此类问题必须逐一修改。微小面采取就近就大合并原则，利用ArcGIS软件中的Eliminate工具可批量处理这一问题，面折刺则通过在折角处增加结点，调整折角大小来处理。入库检查软件对国情要素属性项值域检查、层内（层间）拓扑检查、要素联通性检查存在部分误报的错误，如飞地造成的行政区代码完整性问题，需核实是否已按规范填写行政区变更表；再如LRDL层RN值不连续、LCTL和LVLL层NAME值不连续等情况，出现这些问题时首先排查是否因边界裁切造成，再依据参考资料和外业调查实际情况综合判断。但也有些看似误报的错误，从数据逻辑严密性角度出发，也可能是人为原因造成，如孤立水系网错误，经核实水系资料或影像，大多因遗漏水系线或地下暗泉要素缺失等人为原因造成。最终排查的合理性错误需逐项填写错误说明，以供入库质检人员审核。

3.2 接边检查过程中的质量控制

经入库软件质检后的成果数据以区（县）为单位与相邻区（县）进行接边要素检查，保证境界线两侧成果数据的空间位置和属性值一致。由于接边区（县）面积和境界长度有别，直接对入库数据进行软件接边检查的运算负荷太大，最好先用FME软件用边界线缓冲区（如缓冲1 km2）对相邻区（县）数据进行裁切，再用裁切后的数据进行接边检查。利用ArcGIS的Model编译器构造模块化编程，实现裁切库中同名的线、面要素层逐一接边检查。其基本思路是：对线接边要素层（如HYDL、道路层等）需先将接边线相交的线要素转换为首尾节点要素（feature vertices to points），然后将边界线上点要素进行空间叠置分析。分析结果中属性相同且点间距为零的点表明线要素能够完全接边，而对点间距大于0或属性项有差异的点，则视为线要素接边有误，并将该点保存至相应的问题图层中，便于人工修改；对面接边要素层（如BOUA1～9境界层、LCA层等）先按属性项进行面融合处理，处理结果为合并面则表示该要素空间位置和属性接边均无问题。如为分离面则先核准双边要素是否已按资料填写且存在合理的属性不接边情况（如BOUA1～9属性不接边属合理），但对属性必须接边的面要素层（如LCA、HYDA层），则将未融合的要素提取接边线段后，人工逐一修改。以上两道工序能够消除入库成果的接边问题，以便后续构建全省统一的普查成果本底数据库。

4 结 语

第一次地理国情普查工作是对测绘地理信息部门的全面检验，也是推动测绘地理信息事业转型升级的一次重大机遇[7]。地理国情普查本底数据库包含丰富的数据成果，如地表覆盖、地理国情要素、地理统计单元等，并从地理空间的角度客观、综合地分析评价国情国力，为助力武汉创新驱动发展和生态文明建设提供重要的信息保障，充分发挥测绘地理信息“基础地理智库”的作用。

[1] 国发[2013]9号.国务院关于开展第一次全国地理国情普查的通知[S].

[2] 国地普办[2013]12号.第一次全国地理国情普查实施方案[S].

[3] 罗名海.武汉市地理国情普查的基本思路[J].地理空间信息，2013,11(6):1-2

[4] 余咏胜,王厚之,朱传勇,等.地理国情普查地表覆盖要素处理和优化技术研究[J].测绘通报,2015(5):73-75

[5] 王秀琴,傅蓉.浅析地理国情要素数据的质量检查[J].地理空间信息,2015,13(2):18-19

[6] 洪亮,汪洋,陈翠婵,等.地表覆盖和地理要素成果质检的探讨[J].地理空间信息,2015,13(3):6-8

[7] 陈俊勇.关于地理国情普查的思考[J].地理空间信息, 2014,12(2):1-3

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1672-4623（2016）10-0016-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.10.004

答星，硕士，高级工程师，注册测绘师，主要从事摄影测量与遥感影像生产与应用、地理国情普查和监测工作。

2015-11-20。

项目来源：精密工程与工业测量国家测绘地理信息局重点实验室开放基金资助项目（PF2012-19）。