基础地理更新数据成果质量检验系统研究及应用

徐新超 张德德 孙环

（河南省计量测试科学研究院，河南 郑州 450000）

1 引言

信息化社会，基础测绘产品从单一提供地图类产品向提供地理信息服务转变，智慧地球、低碳经济、物联网等社会热点和国家民生对基础测绘产品提出新的需求，围绕这些领域衍生出的基础测绘地理信息产品呈现多样化特征，现在测绘生产的数据越来越多地面对地理信息系统（GIS），数据的图面信息比较容易检查，而GIS 数据采集的信息远远多于图面所表达的信息；隐藏在图面信息外的逻辑性、规则性错误不易用肉眼来分辨[1]。基础地理更新数据作为基础测绘的主要产品之一，在城市规划、交通运输、资源管理、环境监测等多个领域具有广泛应用。而数据质量的好坏直接影响地理信息的应用效果和精度。目前，针对这类数字测绘成果，有一些商用及自编检查软件，但是在产品种类覆盖完整性、功能全面性方面均存在明显不足，缺乏包含成果质量检验和质量评价的整体统一[2]。此外，河南省在基础测绘产品检验软件的开发上目前是空白，大量检验工作采用传统的人工比对检查，或者专项软件购置，工作效率低，检验检测成本高。

因此，研究和应用基础地理更新数据成果质量检验系统具有重要的实际意义。将检验过程流程化、结果规范化，形成科学有效的基础地理更新数据质量检验方案，可以有效处理数据更新过程中的质量问题，提高数据的价值和应用效果，为各行各业提供更可靠的地理信息支持。通过提高数据质量管理水平，保障基础地理信息数据的可信度和可用性，进一步提升测绘地理信息服务质量，推动测绘地理信息行业的健康发展。

2 质检业务流程

基础地理更新数据成果的质量检验需要按照检查验收标准流程进行，参考《测绘成果质量检查与验收》（GB/T 24356—2023）、《数字测绘成果质量检查与验收》（GB/T 18316—2008）及其他相关标准文件[3,4]，实现项目成果检验中的质量元素检查、样本质量评分、批成果判定、质量评定和质检报告等工作。

质检业务流程为 ：（1）质检机构接收项目委托检验单，对项目进行登记 ；（2）抽取样本，对批成果进行抽样 ；（3）根据质量检查与验收的相关国家标准，对样本进行质量检验，包括内业检查和外业检查；（4）对样本进行各质量元素评分、样本质量评分及等级评定；（5）汇总样本质量统计表，编写质检报告[5]，具体流程如图1 所示。

图1 质检业务流程

3 系统设计及实现

3.1 系统总体设计

基础地理更新数据成果质量检验系统架构设计一般既要满足当前实际需要，又要适应长远的发展需求。为了确保系统建设达到一定目标，在系统设计时应该遵循实用性、先进性、标准性、灵活性及可扩展性原则。系统主要采用C/S 架构，在Windows 环境下，构建系统平台，利用C++、VBScript 等编程语言开发，后台使用Microsoft Access 数据库支撑，在国家标准及规定的基础上制定检查项，从而提供从自动检查、人机交互检查到质量评价的完整数据质量检验评价系统。系统总体框架如图2 所示。

图2 总体框架

3.2 系统功能实现

根据基础地理更新数据成果质量检验的特点和需求，将系统分为基础管理功能模块、检查方案配置模块、图形数据检查模块、精度检查评定模块、质量评分模块和质检报告输出模块。

（1）基础管理功能

该模块能够实现对送检项目的基础操作，包括文件管理、视图管理、数据编辑等基本功能。文件管理实现项目检验的新建、保存及EDB、DWG、MDB 等多种数据格式的加载；视图管理实现对地图的基本浏览操作，包括地图放大、缩小、漫游、界面窗口控制等功能 ；数据编辑实现对矢量数据的简单编辑，绘制点、线、面，属性字段的更新及赋值等。

（2）检查方案配置

根据数据质检需求，支持各种比例尺数据检查方案定制，方案内质量元素、质量子元素、检查项均可定制；基于模板控制的检查规则设置，把各种规范、标准数字化到模板中，只要保证模板正确，就能确保检查结果正确，并能够实现自动检查，无需过多人工干预[6]。

（3）图形数据检查

采用自动检查和人机交互检查相结合的方式，实现基础地理更新数据成果检查，主要包括矢量数据和影像数据检查。其中，矢量数据检查包括图形基本属性检查、数据空间逻辑检查、几何异常检查、拓扑检查、图面检查、一致性检查、接边检查等；影像数据检查包括坐标投影、空间参考信息、文件格式及命名、影像完整性、数据分辨率、影像清晰度、色彩模式等。所有检查都会记录，并形成检查列表，可定位。另外，人机交互检查模式还支持点、线、面等多种标记方式。

（4）精度检查评定

该模块实现外业精度检测数据的导入，自动匹配原始地物点位，自动计算平面精度中误差、高程精度中误差、间距精度中误差等数学精度，导出精度评定统计表。

（5）质量评分

根据实际需要，系统实现质检进度控制列表功能，所有的检查项在进度控制列表中都有记录，检查过程中，质检人员可以在进度列表中标记“已完成”项；然后依次对数据进行检查，记录检查过程中发现的每个问题及其错漏类型。只有所有的检查项都标记完成，才能提交及评分。单位成果质量评分和样本质量评定根据国家标准《测绘成果质量检查与验收》执行，自动统计所有已完成检查的质量元素得分，采用加权平均法计算单位成果质量得分，并进行样本质量评定[7]。

（6）质检报告输出

实现质量检验报告模板的设计，可以编辑、灵活调整，按照标准规范的样本生成验收报告，客观质量统计表格直接由系统自动生成，文字化的描述则由检验人员编辑，系统还可以自动生成包含所有样本的质量统计报告单。

4 系统特点

（1）自动化功能程度高。系统在各个模块及各质检流程的设定，都尽量通过自动化完成，比如数据精度的自动匹配及计算、图形数据的拓扑检查、基本属性内容检查、单位成果质量评分计算、样本质量的评定、检验报告的编写及导出等，都能够通过系统自动化实现[8]，节省了人力成本和时间。

（2）基于信息映射机制的数据转换。在模板中设置了基本数据单元的对应关系，可以是一对一，也可以是多对一或一对多。为了实现跨平台、异构系统之间的数据转换，不同信息之间可通过打散、拆分及重组等方式实现[9,10]，这样使得系统可以对不同数据格式的基础地理更新成果进行质检。

（3）具备大数据处理能力，精度高。系统能够按照国家和行业标准检验处理大量数据，精确识别数据中的错误，并对数据进行快速质量检验，提高了效率和数据处理能力，确保了数据的一致性和规范性。

（4）功能扩展方便。系统在搭建框架时采用模块化的设计思想，以后再增加其他功能或系统升级更加容易。

5 实例分析

5.1 研究区概况

开封市1∶10000 基础地理信息更新项目涉及覆盖开封市的四县五区，批量成果为DLG 分幅制图数据155 幅、库数据及相应的附件资料等。项目的生产主要采用修测更新，把上轮更新的DLG 数据与本轮规定使用的正射影像进行套合，利用EPS AMapV2.0 基础测绘信息采集与自动化成图系统对变化、新增的地物进行采集，制作工作底图。外业人员利用工作底图进行实地核查、调绘，内业人员依据技术设计要求，对外业调绘成果进行编辑、处理，输出符合要求的建库数据及制图数据等。

5.2 检验过程

（1）抽样情况

根据检查与验收相关国家标准规定，采用分层随机抽样的方式，从155 幅批成果中抽取样本，随机抽取13 幅1∶10000 DLG 数据，并提取成果的库数据、技术设计书、技术总结、检查报告、结合表等资料。

（2）检验内容及指标

本项目检验的内容包括数学精度、数据及结构正确性、地理精度、整饰质量和附件质量五个质量元素。各质量元素的检查内容及权重如表1 所示。

表1 质量元素检查内容及权重

检查各质量元素，依据重要程度、错漏的严重程度可划分为严重错漏（A 类）、次严重错漏（B 类）、一般错漏（C 类）和轻微错漏（D 类）。除数学精度按照检测计算的平面中误差、高程中误差值得出相应精度得分，其他质量元素通过统计出现的A、B、C、D 四类错漏个数计算得分，具体的错漏问题可参考测绘成果质量检查与验收标准。

（3）确定检验方法及实施

根据检验内容和质量指标，基于研究开发的基础地理更新数据成果质量检验系统，采用自动化检验与人工核查相结合的方式对本项目进行检查验收，五个质量元素的数据检查模块如图3 所示。

按照检验流程，首先对样本进行自动化检验，主要是对数据的结构检查、数学精度检查、拓扑检查、属性检查和接边检查。

数据结构检查包括文件命名、数据格式、几何类型、要素分层等；数学精度检查包括空间参考检查、检测点平面精度和高程精度 ；拓扑检查包括重叠点线、线段自相交、悬挂点检查、伪节点检查、各层面是否交叉、面包含和面缝隙等；属性检查包括属性完整性、各要素关键属性正确性、注记与属性匹配检查；接边检查包括图幅内接边和图幅间接边检查。

然后，通过人工核查方式， 依据系统辅助标注功能，对地理要素、图面表示和文档资料进行检查，主要检查地理要素是否完整、 要素间关系、图形综合取舍、符号及注记配置，图面地物表示是否合理和文档资料规范性等。人工核查支持点、线、面等多种标记方式，可将检查的错误说明进行标注。

当所有检查项完成后，错误记录及错误数量等检查结果可输出为DWG、SHP、TXT 等多种格式。

5.3 检验结果

根据项目各质量元素检查的情况，系统自动统计所有已完成检查的质量元素得分，并根据加权平均法的方式计算样本质量得分，样本质量统计如表2 所示。综合分析可知，开封市1∶10000 基础地理信息更新项目符合技术设计指标要求，此项目的质量等级评定为良品级。

表2 样本质量统计

5.4 应用分析

系统目前已经部署在河南省测绘产品质量监督检验中心，并在河南省多个基础地理信息更新项目中投入使用。 经实例分析表明，系统质量检验功能实用性强，质量评价准确可靠，自动化程度高，输出检验报告规范、符合检验标准要求，不仅极大缩短了质检时间，还节省了大量质检成本，保证了数据成果的质量要求。

本系统将基础地理更新数据成果检验工作转变为可操作的电脑应用软件，能够有效提高测绘质检工作人员的工作效率，满足测绘质检的工作要求。

6 结束语

本文实现了基础地理更新数据成果质量检验系统，该系统操作简便、实用，界面友好，集成基础管理功能、检查方案配置、图形数据检查、精度检查评定、质量评分和质检报告输出等功能，实现了测绘成果检验工作的流程化和智能化。结合参与的测绘地理信息成果检验工作，将此系统成功应用到河南省多个基础地理更新数据成果检验的项目验收工作中，极大提高了工作效率，而且实用性强，具有广阔的推广应用价值。