927一期工程測圖成果質量檢驗軟件的設計與實現

程鵬飛，趙有松，張　莉，肖　倩，尹　粟

(1. 國家測繪產品質量檢驗測試中心，北京 100083； 2. 北京吉威時代軟件股份有限公司，北京 100043)

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927一期工程測圖成果質量檢驗軟件的設計與實現

程鵬飛1，趙有松1，張莉1，肖倩2，尹粟1

(1. 國家測繪產品質量檢驗測試中心，北京 100083； 2. 北京吉威時代軟件股份有限公司，北京 100043)

簡要闡述了927一期測圖成果質量檢驗軟件的總體設計思想和技術構架等情況，給出了軟件研發的技術路線，對比了軟件功能需求與研發實現間的關系，總體上對該軟件進行了介紹。該軟件已在927項目任務承擔單位中得到廣泛應用，并為做好國家重大測繪工程項目的質量控制提供了借鑒。

海島(礁)；測圖成果；質檢軟件

927工程是國家確定的重大測繪工程，具有成果應用廣泛、影響大等特點；同時，927一期測圖成果還具有數據量大、數據品種繁雜、承擔單位眾多、質檢任務量大、時間要求緊等特點，如果采用手工檢查很難在規定的時間內完成繁雜的質檢工作。

人工檢查與程序自動檢查相比，在成果數據的連通性、自動接邊等檢查方面，在質量標準的統一性執行、數據錯誤與遺漏、檢查結果記錄的規范性描述、檢查記錄的分類與入庫管理、質量自動評價等方面，在多部門協作的質量控制上，成果質檢的自動化、程序化、標準化，以及二級檢查、一級驗收的制度執行上不具備優勢；同時，程序自動檢查還可以避免各質量控制環節職責不清與質量評定不客觀的現象。

隨著現有技術標準和檢測手段的成熟，基于規則—模型—檢查項的質量控制機制可以由計算機程序智能地實現解析、執行數據質量的自動化檢查，實現檢查記錄的圖形化及數據庫管理，并支持質檢結果的快速生成、分類與導出，從而提高數據質量檢查與復查的可靠性和效率。

國家質檢標準對數字化測繪成果檢查與驗收的逐步規范，為按照標準規定的質量要素和檢查項開展模式化的數據質檢與質量評定奠定了工作基礎；同時，計算機技術、質檢技術的發展也為國家重大測繪項目的基于軟件的成果質檢提供了有力支撐。

由于目前面向基礎測繪生產的質檢軟件不能很好地滿足927一期測圖成果總體上質檢的需求，因此，需要研制滿足927測圖成果(DLG數據、DOM數據、DEM數據、地形圖制圖數據及各類元數據)質檢需求的質檢軟件。

受國家測繪地理信息局的委托，國家測繪產品質量檢驗測試中心負責組織研發了927一期工程測圖質量檢驗軟件(以下簡稱927質檢軟件)，軟件合作開發單位為吉威數源信息技術有限公司，軟件生產測試單位為國家測繪地理信息局陜西測繪產品質量監督檢驗站。整個軟件的研發歷時3個多月，經過了需求調研與分析、功能需求書確定、軟件原型開發、軟件功能完善與系統優化、生產性測試等環節，通過了國家測繪地理信息局國土測繪司在北京組織的項目驗收，隨后在927工程14個項目承擔單位中得到了廣泛的應用。

一、技術設計

1. 總體設計思想

從927一期工程測圖成果質檢需求上分析：第一，927質檢軟件需要解決查什么的問題，按照已有的數字測繪成果質量檢查與驗收標準(GB/T 18316—2008)規定的質量元素、質量子元素和檢查項[1]，根據計算機程序檢查的特性，設計了對應的檢查內容；第二，需要解決按照什么方式進行檢查的問題，通過編寫作業指導書及引入規則、模型、檢查項等三級檢查體系，在實現自動批處理檢查的基礎上，兼顧人機交互檢查，確定了檢查的方式；第三，需要解決檢查記錄的管理問題，通過采用定位點結合檢查問題截圖的方式生成了空間化的檢查記錄，同時，通過按照標準的質量元素的順序對檢查記錄進行了分類與整理，并將結果統一入庫，實現了基于數據庫技術對檢查問題記錄的空間化管理；第四，需要解決檢驗成果的自動質量評價問題，通過設定檢查要素的重要等級分類，外部位置精度數據導入等手段，在質量數據庫的支持下自動實現單位成果的質量評定；第五，需要解決軟件的高效性、靈活性、可擴展性、適用性與規模化生產的問題，通過基于質檢方案的大數據量的自動批處理檢查方式的設計，實現了批量數據的規模化質檢，以提高質檢的效率。

因此，筆者提出如下的設計思想：一是以質檢任務為中心、質檢方案為驅動，提供高度的自動化檢查與方便實用的交互式檢查相結合的成果數據質量檢查的全面、高效解決方案；二是采用基于規則的質檢內容的圖形化定制機制，實現成果數據檢查方法靈活的擴展和定制；三是引入全新概念和方法，以規則、檢查項、方案三級概念體系為核心，建立檢查體系；四是采用質量數據庫對檢查數據、質量數據和評價數據進行統一高效管理，在顧及輕巧易用的原則下實現各類數據的高效查詢和訪問；五是遵循統一的數字測繪成果質量檢查與驗收規范和標準，基于質量元素，提供完整、全面的質量檢查規則和模型。

2. 技術架構設計

927一期工程測圖成果質量檢驗軟件設計采用層次設計方法，從下向上依次為數據服務層、技術支撐層、核心業務層、應用表現層，如圖1所示。

圖1　軟件總體技術架構

(1) 數據服務層

數據服務層包括待檢查數據、質量數據庫、質量檢查方案。其中，待檢查數據包括DLG數據、DEM數據、DOM數據、地形圖制圖數據、元數據和圖歷簿等；質量數據庫用于存儲整個質檢過程中產生的所有質檢信息；質量檢查方案定義了針對待檢查數據的檢查內容和評價方法。

(2) 技術支撐層

技術支撐層由ArcGIS Engine應用開發平臺、專業質檢技術、.NET應用框架組成。技術支撐層為核心業務層的實現提供技術保障。

在現有的專業質檢技術基礎和ArcGIS Engine應用開發平臺上開發，支持的檢查內容按照質量特性分類，包括空間參考系檢查、位置精度檢查、屬性精度檢查、完整性檢查、邏輯一致性檢查、影像/柵格質量檢查、表征質量檢查和附件質量檢查；同時平臺提供了靈活、高效的自動化質量檢查方法和評價方法接口，便捷有效的人機交互式的檢查結果確認機制，以及統計型錯誤記錄的多種格式的輸出和錯誤記錄圖形定位信息標準格式的輸出。

(3) 核心業務層

核心業務層實現了數據庫質量檢查軟件的各大功能模塊，包括基本功能、方案設計、自動檢查、交互檢查、結果查看、審核評價和結果輸出等模塊。其中，基本功能包括數據顯示、圖層管理及數據組織等；方案設計模塊用于采用圖形化定制技術，實現檢查方案的設計和修改；自動檢查模塊依據預先設計的檢查方案實現全自動檢查；交互檢查提供多種便捷工具輔助人工進行檢查；結果查看模塊提供對檢查結果及錯誤信息的查看和確認；審核評價模塊提供了錯誤統計、評價模型，輔助檢查員對數據質量作出合理評價；結果輸出模塊提供對各種檢查結果的輸出，以便加載到生產環境中進行錯誤的確認與修改。

(4) 應用表現層

應用表現層是直接與用戶交互的系統功能層，根據用戶需求的不同構建和開發不同的交互界面。檢查方法以自動檢查為主，對無法實現自動檢查的要素內容應提供可視化的人機交互檢查定位引導工具，以保證質量檢查的高效率及檢查內容的全面、完整。質量檢查結果能進行自動定位、圖形化顯示、統計輸出和質量評價。

3. 規則庫設計

質檢規則庫處理系統可理解為對這些質檢規則進行解析、執行的智能處理機，主要由規則模型庫、規則與方案文件解析模塊、規則與方案設計器3部分構成。規則模型庫主要負責規則的解析(處理類型與順序、方法、關聯參數)和執行；規則與方案文件解析模塊主要負責讀取、管理、修改規則與方案文件；規則與方案設計器主要用來生成質檢規則文件和質檢方案文件，其工作流程如圖2所示。首先，由規則設計器、方案設計器根據數據特點建立相應的檢查方案文件；然后，由文件解析模塊讀取方案文件；最后，由規則模型庫解析出檢查方法和檢查參數，并由規則引擎執行相應的檢查方法。927質檢軟件運用規則庫實現了從原始資料到成果數據，從圖形到屬性的內容檢查，同時對數據的組織結構、數據命名等按照GB/T 18316—2008進行自動批量檢查，極大地減輕了勞動強度。

圖2　規則庫系統工作流程

4. 質量數據庫設計

質量數據庫負責收集、存儲、管理各方面的質量內容，主要包含質量要素數據(質量元素、質量子元素以及檢查項等信息)、質量模型數據(包括質量檢查方法、檢查模型、檢查參數等信息)、質量評價數據(質量評價方法、評價模型、評價參數等信息)、檢查結果信息(對檢查數據進行質量檢查后得到的檢查信息和評價信息)等，如圖3所示。

圖3　質量數據庫內容

當創建一個質檢任務時927質檢軟件基于Access數據庫創建一個MDB數據庫，用于存放原始的檢查數據路徑以及檢查方案文件路徑等。數據質檢時，以質量要素數據、質量模型數據、質量評價數據為依據，對提交的成果數據進行質量檢查，最終生成質檢結果，這些信息和結果也將記錄到質量數據庫中。為此，質量數據庫邏輯結構設計采用三層框架的數據庫結構，如圖4所示，其中數據層主要用于存儲各種檢查結果數據；邏輯層主要開展質檢的各種邏輯處理；表示層主要通過用戶界面將數據以圖形化的方式表示出來。

圖4　質量數據庫結構

5. 接口設計

927質檢軟件在專業ArcGIS Engine Runtime 9.3平臺上進行開發，可支持Microsoft Windows2000 /XP /Win7等操作系統，對硬件設備無特殊要求。軟件外部接口主要是與方案設計器之間的接口，主要將質檢方案文件中的配置信息反序列化為相應的類對象。內部接口主要是與底層的規則庫以及質量數據庫之間的接口，其采用基于規則—檢查項—方案的體系結構，并通過質量數據庫對檢查結果進行管理，如圖5所示。

圖5　軟件接口設計

二、技術路線與實現

1. 技術路線

927質檢軟件的開發技術路線基于.NET應用框架進行軟件總體搭建，采用VS2005 C#開發語言進行系統開發，ArcGIS Engine 9.3應用開發平臺進行組件開發，Access數據庫進行各類質量數據的統一存儲與管理。采用模塊化的設計，將系統按其功能劃分成不同的模塊并采用并發多線程和多進程技術，提高執行效率，如圖6所示。

圖6　927質檢軟件技術路線

2. 研發與實現

按照最初的技術設計與軟件功能需求書的要求，927質檢軟件在進行生產性調研的基礎上，結合已有的質檢軟件的功能和927一期工程測圖成果的特點，按照GB/T 18316—2008對數字測繪產品規定的9大檢查質量要素，分別確定了自動檢查和半自動檢查的檢查項；同時，編寫了927測繪成果的作業指導書，明確了927測繪成果的質檢流程，解決了查什么和怎么查的問題，通過兩次生產單位的測試和多次修改完善，927質檢軟件已經完成了7個模塊的功能開發，并建立了68條質檢規則見表1，滿足了基于軟件對927一期測圖成果的質檢需求。

表1　927質檢軟件設計與完成情況對比

三、結束語

927質檢軟件的研發實現了對927一期測圖成果數據質量的有效控制，特別是首次在質檢軟件中提出并實現了目錄模型的數據質檢，保證了927項目成果在概念、格式等方面的一致性；同時，基于質檢方案，批量、靈活的質檢機制，面向多源數據對象進行自動批處理及人機交互的檢查模式，基于質量數據庫的錯誤信息存儲等創新性質檢技術實現，有效提升了927質檢軟件的技術含量和質檢效率，為全方位、全過程、高效率、網絡化的信息化質檢技術的實現提供了有益嘗試，為大型國家重大測繪工程項目的質檢提供了重要借鑒。

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[2]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會. 測繪成果質量檢查與驗收：GB/T 24356—2009[S]. 北京：中國標準出版社，2009.

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Design and Implementation for the Quality Check Software of 927 Primary Phase Project Mapping Results

CHENG Pengfei，ZHAO Yousong，ZHANG Li，XIAO Qian，YIN Su

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0163.

2015-08-20

程鵬飛(1964—)，男，研究員，研究方向為大地測量。E-mail：chengpf@casm.ac.cn

P208

B

0494-0911(2016)05-0088-04

引文格式： 程鵬飛，趙有松，張莉，等. 927一期工程測圖成果質量檢驗軟件的設計與實現[J].測繪通報，2016(5)：88-91.