房屋建筑调查数据质检软件设计

王忠芳

(江苏省基础地理信息中心，江苏 南京 210013)

0 引言

房屋建筑是与人民生命财产安全关系最为密切的承灾体。根据“全国自然灾害综合风险普查”的整体部署，针对我国当前房屋建筑存量底数不清、抗震设防整体状况不明的现状，各地有序开展了全国自然灾害综合风险普查中的城镇房屋建筑承灾体调查工作。房屋建筑调查成果对于住建部门掌握房屋建筑底数和隐患情况至关重要；房屋建筑数据作为自然灾害综合风险评估工作中的承灾体因素，数据质量的优劣直接影响了成果应用效果，直接关系到政府部门在自然灾害防治方面宏观决策的正确性。因此，做好房屋建筑调查数据的质量检查，对于住建部门掌握清晰的建筑底数和隐患情况以及应急部门科学开展评估工作，获得准确的评估结果意义重大。

在房屋建筑调查数据质检中，常规方法是人工质检和国家质检软件质检相结合。人工质检尽管可以检查出一些特殊性的问题，但是在检查内容、效率、成本等方面存在多种不足，例如没有建立规范的检查规则、没有形成统一的检查流程、人力成本过高等；国家质检软件只能对字段是否必填、合法性及图形拓扑关系等进行检查，缺少字段逻辑一致性、空间一致性、时间一致性检查和规范性检查。本文基于FME中丰富的数据转换工具[1-2]，制定质检规则集[3]，建立检查流程模型[4]，设计房屋建筑调查数据质检软件[5-6]，能够增加质检内容，提高质检效率，降低人力成本，取得事半功倍的效果。

1 背景与目标

1.1 调查数据介绍

房屋建筑调查数据是承灾体调查的数据集之一，保存了各地房屋建筑的基本信息、建筑信息、抗震设防信息、房屋照片和图形信息。

房屋建筑调查信息包括：基本信息、建筑信息、抗震设防信息、房屋照片和图形信息。基本信息包括：所属行政区划、房屋类别、建筑名称、小区名称(城镇住宅)、建筑地址、户数(城镇住宅建筑)、单位名称(非住宅建筑)、产权单位、是否进行产权登记、户主姓名(农村住宅)等。建筑信息包括：建筑层数、建筑面积、建筑高度、建造时间/年代、结构类型、房屋用途(非住宅建筑)、是否采用减隔震、是否为保护性建筑、是否专业设计建造、安全鉴定情况(农村房屋)等。抗震设防信息包括：变形损伤、改造情况、抗震加固情况、物业管理情况。房屋照片包括：现场照片、抗震措施照片、变形损伤照片。房屋图形为建筑基底的空间范围。

1.2 质检内容介绍

通过对城镇、农村房屋建筑调查技术导则和国家级、省级调查数据成果质检核查指南等标准以及各类房屋建筑调查技术规定进行分析，结合房屋建筑调查数据特点，质量检查分为属性检查和拓扑关系检查。

属性检查内容分为完整性、规范性、一致性、准确性检查4类。

(1)完整性。完整性指调查数据填写的完整性。一是指与调查区域工作底图比照，保证所调查区域的建筑物无遗漏，对于现场发现不属于应调查建筑物但工作底图中包括的图斑对象，以及归属于无法提供数据的管理主体的建筑，经审核同意后可不调查；二是与信息采集表内容比照，保证所调查建筑物的调查数据资料不缺项；三是检查填报数据是否符合必填、选填、条件必填等要求。

(2)规范性。规范性指数据格式规范性和数据内容规范性。填报数据的要求应符合相关数据格式，包括填报指标数据类型是否符合要求(如字符型、数值型、整型、浮点型、日期型)，字符长度、精度、选项个数的规范性(如单选、多选、选项个数)，数据内容应具有实际含义，不应为无效内容(如单位/小区名称、建筑名称不能为“未申报”“待调查”)等。

(3)一致性。上传的内容及照片与调查对象一致。一致性分为逻辑一致性、空间一致性、时间一致性。逻辑一致性包括填报指标选项间逻辑关系约束、填报指标间逻辑关系、调查表间逻辑关系等；空间一致性包括填报地址、位置与实际情况是否一致等；时间一致性包括填报时间与事实一致性、填报时间的范围等。

(4)准确性。准确性指数据内容的准确性。填报数据应与现场实际情况符合，表示准确的房屋信息，包括单位/小区名称、建筑名称的描述应准确，房屋结构类型应符合实际，房屋抗震设防情况应填报准确，与鉴定报告中的信息保持一致。

经过对数据质检内容进行分析取舍，质检软件应包含完整性、规范性、一致性检查，去掉准确性是因为此项需要结合现场调查情况判断，软件不易检查。

拓扑检查分为面面相交/重叠、面自相交、面多部件检查3类。

(1)面面相交/重叠，指不同房屋的图形不能相交或重叠。

(2)面自相交，指单栋房屋的图形不能存在自相交。

(3)面多部件，指单栋房屋的图形不能存在多部件。

1.3 质检软件目标

房屋建筑调查数据质检软件的设计主要是依据《城镇房屋建筑调查技术导则》《农村房屋建筑调查技术导则》《第一次全国自然灾害综合风险普查房屋建筑调查数据成果质检核查指南》《江苏省城镇和农村房屋建筑调查(质检核查技术要点)》等标准，进行规范化的检查模板库设计，定义丰富多样的检查规则集，形成具有定制性、扩展性的检查模板。利用不同的检查模板，从属性完整性、规范性、逻辑一致性、空间一致性、时间一致性及拓扑关系等方面进行软件设计，实现数据智能读取、批量检查、问题报表输出等功能，从而辅助房屋建筑调查数据质检工作。

2 总体思路和技术流程

2.1 总体思路

质检软件基于FME中丰富的数据转换工具，结合空间拓扑关系分析模型和属性信息规则集，然后封装数据读取、属性检查、拓扑关系检查、统计报表等功能，依据房屋建筑调查数据质检的实际需求，构建质量检查的工作流程和操作界面，形成质检软件，助力房屋建筑调查数据质量检查。

2.2 技术路线

根据房屋建筑调查数据质检软件的功能需求，质检软件的技术路线,如图1所示。

图1 技术路线

质检软件依据相关标准，细分房屋建筑调查数据质检的检查模块，定义各模块的检查内容和检查方式，通过设置属性规则集、空间拓扑关系等内容，确定检查规则。在成熟框架下，开发质检服务接口，包含数据读取、属性检查、拓扑关系检查、统计报表等服务接口，并在上述接口基础上组装质检工作中常用的文件命名、属性规则(完整性、规范性、一致性等规则)检查、空间拓扑关系(相交、重叠、自相交、多部件等)检查、统计报表输出等功能。

3 功能设计

3.1 综合管理

软件实现待检查数据输入目录设置、检查结果输出目录设置，选择定制检查模板；实现属性数据和拓扑关系的批量检查；实现检查问题报表批量导出。

3.2 属性检查

3.2.1 完整性检查

软件实现房屋建筑调查数据属性的完整性检查。通过对标准和技术规定进行分析，对属性完整性要求进行梳理，包括必填项、条件必填项、选填项：房屋类别、建筑名称、层数、建筑面积、建筑高度、结构类型等为必填项，不需调查原因、建筑用途、有无物业管理等为条件必填项，产权单位、二级结构类型、抗震构造措施等为选填项。根据要求建立了属性完整性规则集，部分规则集详情如表1所示。对于不符合质检规则的数据，进行标记，并备注修改意见。

表1 属性完整性检查规则集

3.2.2 规范性检查

软件实现房屋建筑调查数据属性的规范性检查。通过对标准和技术规定进行分析，对属性规范性要求进行梳理，包含数据格式规范性和数据内容规范性：小区名称、单位名称、户主姓名为字符型，建筑面积应为小数两位的浮点型，层数应为整型等数据格式要求；单位名称、小区名称、建筑名称不能为“未申报”“待调查”“无”等无效内容，地上层数应大于0，建筑高度应大于地上层数的2.2倍且小于地上层数的6倍，城镇住宅的套数不应为0，建筑地址的路、号、栋、组不能为“未调查”或“待调查”等无效内容，结尾的路、街、巷、栋、幢、组字不需填写等数据内容要求。根据要求建立了属性规范性规则集，部分规则集详情如表2所示。对于不符合质检规则的问题数据，进行标记，并备注修改意见。

表2 属性规范性检查规则集

3.2.3 一致性检查

软件实现房屋建筑调查数据属性的一致性检查。通过对标准和技术规定进行分析，对属性一致性要求进行梳理，包括逻辑一致性、空间一致性、时间一致性：单位名称、小区名称、建筑名称与房屋类别一致，套数应与名称一致，是否产权登记应与产权单位一致，产权单位不能为人名等逻辑一致性要求；建筑地址不应为调查对象所在行政区以外的地址等空间一致性要求；建造年代或建造时间不应为2020.12.31以后的年份或日期等时间一致性要求。根据要求建立了属性一致性规则集，部分规则集详情如表3所示。对于不符合质检规则的数据，进行标记，并备注修改意见。

表3 属性一致性检查规则集

3.3 拓扑检查

拓扑关系检查功能通过FME中丰富的转换器实现房屋图形与房屋图形是否相交/重叠、房屋图形是否自相交、房屋图形是否为多部件的检查。

房屋图形与房屋图形是否相交/重叠的检查，通过FME中的pythoncallor转换器直接调用arcpy的arcpy.Intersect_analysis()函数，来判断图形与图形之间是否重叠相交。

房屋图形是否自相交的检查，通过FME检查拓扑的转换器GeometryValidator设置自相交选项，判断图形是否存在自相交。

房屋图形是否为多部件的检查，通过FME检查拓扑的转换器GeometryValidator设置多部件选项，判断图形是否为多部件。

房屋建筑调查数据拓扑关系检查中建立的检查规则集如表4所示。

表4 拓扑关系检查规则集

3.4 统计报表

根据不同房屋信息指标对后期承灾体评估的重要性，以及农房建设管理工作摸清底数的需求，住建部将房屋信息划分为核心信息、重要信息和一般信息。因此，按不同房屋信息错误将问题重要性等级划分为很严重、严重、一般。

质检软件实现按照房屋类型、问题类型、问题重要性等级的分类统计。同时可提供两种形式的质检结果：一是矢量质检结果，二是质检问题统计报表。

矢量质检结果能够实现快速定位至问题房屋位置，结合相关问题描述，进行人机交互修改。

质检问题统计报表则以表格的形式直观地展示问题数据的房屋编号、房屋类型、问题类型、重要性等级、修改建议等，可根据该报表掌握已质检房屋建筑调查数据的整体质量情况。房屋质检问题报表模板如表5所示。

表5 房屋质检问题报表模板

4 结语

本文围绕房屋建筑调查数据质检软件，从综合管理、属性检查、拓扑检查、统计报表等方面进行设计，描述检查内容、检查规则、检查模板等的快速定制以及如何实现数据智能读取、快速检查、报表输出等功能，为房屋建筑调查数据质量检查工作提供工作思路和方法。

对于房屋建筑调查数据属性完整性、规范性、一致性、拓扑关系等方面的问题能够通过软件质检进行批量检查，提高了质检效率，减轻了质检人员负担，可以把精力放在软件质检无法检查出的问题方面，主要是数据准确性的检查，同时为普查成果顺利通过市级、省级、部级核查打下坚实基础。