数字地图数据质量检查系统关键技术研究

张晗

摘要：本文深入研究了数字地图数据质量检查系统的关键技术，从数据结构的设计出发，设计了地图中间数据格式、模型文件格式和错误文件格式;设计了一种图形化构件检查方法，提取基本验收单元，实现多源、多类型地图数据的多单元组合验收;构建了规则对象接口、模型对象接口、地图绘制对象接口，提高了系统的兼容性和可移植性，解决了数字地图数据质量检查系统开发设计中的一些关键技术。

关键词：数字地图;数据质量;检查系统;关键技术

数字地图是现代军事的眼睛，是军事决策的重要依据，其质量要求精益求精，各要素必须准确、合理、实时显示。因不同比例尺、类型、地区地图数据在要素表达、分类分级、位置关系、属性信息等方面的制图要求存在较大差异，所以这些数据的质量控制需根据其特点，快速、及时、准确地变改检查项目，以确保数据质量。

一、数字地图质量检查内容

1、完整性检查。完整性检查是指空间数据在范围、内容、结构等方面是否冗余或遗漏。检查内容包括数据内容是否完整，有无遗漏和重复，图幅各项数据是否齐全;要素层、要素项是否有遗漏，是否缺少或重复。

2、拓扑检查。拓扑数据结构中，地图要素被抽象为结点、链、面域基本拓扑元素。结点是链的连接点或端点，链是两结点间的一条有序弧段，面域由若干条链构成的一个闭合多边形。

3、属性信息检查。属性数据说明空间实体数据的几何类型、分类等级、数据特征、质量描述、地理名称、更新日期等。属性误差检查包括空间数据对应的属性数据中要素分类与代码的正确性、要素属性值的正确性与空间数据连接关系的正确性等。

4、元数据检查。元数据是数据的数据，军标交换格式数据的元数据是后缀名为.sms的文本文件，文件存储格式为“序号-键名-值”，是数字地图的说明性文档，同时也是空间数据的索引，在符号化军标格式数据时，起到指针作用。

军标交换格式的元数据，除保证数据格式正确，还可根据项目值分为6类：无需检查、固定值、范围取值、计算值、图名对比值、其他值。如产品生产单位是固定值，填写数据的生产单位;图名是图名对比值，根据图名图号列表获取相应的图名;图廓角点经度范围经软件自动计算，无需检查;中央经线属于计算值，经计算获得。

5、接边检查。数字地图按标准分幅规则采集，采集更新时，由于资料等原因，图廓线两侧数据存在不匹配问题。为了保证数据的完整性、正确性，在分幅作业完成时，需接边，主要是几何位置和属性的接边。

二、系统开发框架设计

系统采用组件化、模块化设计思想，根据系统功能构成，分为基本结构层、组织管理层、运行层、应用层，每层结构包含若干模块以提供不同服务，每个模块相互独立，并提供标准接口以实现其功能运算。

采用模块化功能结构划分有助于实现检查的结构化，即检查项目与检查数据间的独立性。当地图数据来源发生变化时，只需更改地图数据管理模块中的接口，无需更改检查模型和方案中的相关内容，提高了数据检查的通用性，并且通过数据接口能实现软件的二次开发，增强系统可扩展性。

三、系统开发关键技术

1、数据格式的设计。在数字地图实际生产中，最常用软件包括MapStation 3.0、MappingStar、Geoway等软件，这些软件数据格式不同，如MapStation基于MicroStation软件开发，数据格式为dgn格式，在该格式中，只能执行一些简单的查询和检查，无法进行更深层次的拓扑和属性检查，最终需转换为交换格式数据。

为提高检查系统的通用性，必须检查交换格式数据。因此，系统需导入交换格式数据，将其转换为与系统无关的中间格式数据，最后输出误差文件，以便在MapStation 3.0等制图软件中定位改正。系统中涉及的自定义数据格式包括地图中间数据格式（*.CUS）、错误信息文件格式（*.whe）等。

①地图中间数据格式。它由文件头和要素层数据组成，文件头包含文件地图图幅的基本信息，分层数据存储每要素层的属性字段、要素位置坐标、属性信息等。

②错误信息文件格式。错误文件根据检查方案、检查模型、错误信息三层嵌套，依次存储每个检查模型下的错误列表。

2、图形化规则、模型、方案结构设计。图形化规则、模型、方案三层结构设计是对传统三层结构的优化改进，采用人机交互方式，将图形化检查规则按一定逻辑关系连线，从而实现检查模型的建模，进一步创建检查方案的过程。

在系统中，规则分为基本、扩展规则，其中，基本规则是系统中最小的檢查单元，每个基本规则都是一个动态链接库（dll），通过调用预先定义接口来实现地图数据最基本的检查功能;扩展规则是一个新的规则，它概括、打包和封装了模型的功能，是对基本规则功能的增强扩展，用于完成复杂的检查功能，提高规则的重用性，降低模型构建难度。扩展、基本规则共同构成一个规则库，它们相互独立，实现各自的检查功能，如提取面边缘、属性过滤、微小距离、悬挂结点等。在该系统中，规则由图形化模块组件表示。

模型是一系列具有逻辑顺序的规则集合，是对检查内容与过程的格式化描述，用于完成特定要求的数据检查内容，如等高线相交、居民地用水等。该模型独立于检查数据，具有通用性，可实现地图数据的结构化检查，在系统中，它通常由一系列图形模块组成，这些图形模块通过有方向线段连接。

检查方案是一系列检查模型的集合，可针对特定任务定制不同检查方案，而且方案支持检查项目的新建、修改和删除等。

3、关键对象接口模型构建。系统实现中的重要对象包括规则对象、模型对象、地图绘制对象，这些对象贯穿于系统运行的全过程，通过接口实现相互调用和运行。

1）规则对象接口构建。规则对象（CBaseManagerRuleObj）包括以下用于外界调用的重要接口函数：

①SetParameters（void）：设置处理参数，在dll中弹出对话框，在对话框中设置各种参数，最后输出相应参数，返回最终设置结果，保存在CStirng中，最终保存到文件中。

②DataManager（ArrayElemObj*pResultArray）：处理数据时，通过此步骤检查数据流，检查后数据将输出到下一个规则进行操作，它包含许多重载方式，以应对多个不同输入參数。

③SetExternParams（LPVOID pParams，int nFlag）：设置处理参数，nFlag外部参数类型，暂时包括0：图层指针;1：图层属性列表;2：要素地图指针，其他类型根据需要添加。

2）模型对象接口构建。模型对象（CBaseManagerModelObj）调用一系列规则功能接口，在此基础上提供一系列在数据检查中需调用的重要接口，包括：

①SetExternParams（LPVOID pParams，int nFlag）：设置处理参数，nFlag外部参数类型，暂时包括0：图层指针;1：图层属性列表，其他类型根据需要添加。

②GetLayerResult（）：获取入口规则筛选结果。

③GetManagerResult（）：获取中间规则筛选结果。

④GetAdvancedResult（）：获取扩展规则处理结果。

⑤GetRuleResult（）：递归计算以获得整个扩展规则处理的最终结果。

⑥DataManager（）：获得模型运算结果。

3）地图绘制对象接口构建。地图绘制对象（CMapDrawerObj）实现了地图数据的符号化显示，为用户直观查看地图集误差信息提供了依据，而且通过地图绘制对象的接口能实现更多的显示效果。具体接口为：

①DrawElemObj（CDC*pDC，CElemObj*pObj）：绘制地图要素数据。

②DrawLayer（CDC*pDC，CElemLayer*pLay er）：绘制图层数据。

③DrawMap（CDC*pDC，CElemMap*pMap）：绘制地图数据。

④DrawDynamicFocus（CDC*pDC）：动态绘制聚焦窗口。

四、系统模块的实现

系统采用图形化组件设计方法，其中方案定制验收模块是整个系统的核心，主要完成检查方案的定制和地图数据的检查验收。如图1所示，该模块的运行界面包括四部分：主工具面板、菜单控制面板、工作视图、注释显示窗口，主工具面板列出了各种可用的检查规则、模型和方案列表;菜单控制面板包含系统的功能菜单;工作视图用于制作模型和扩展规则;注释显示窗口显示各种规则和模型名称、实现功能和输出结果等。错误输出和定位模块主要功能是格式化输出检查到的错误信息，并以动态可视化方式显示在视图窗口中，用户可进行地图操作、属性查询、自定义标注、距离面积量测等，以便用户及时发现和改正错误。

参考文献：

[1]李韬.数字地图成果质量评价分析与量化方法探讨[J].海洋测绘，2015（03）.

[2]岳耀.数字地图数据质量检查系统关键技术研究[J].测绘，2016（06）.