地下空間設施普查數據質量檢查關鍵技術研究與評價

梁 晨，羅志清，易鵬飛

?

地下空間設施普查數據質量檢查關鍵技術研究與評價

梁 晨，羅志清，易鵬飛

（昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650093）

本文根據地下空間建（構）筑物數據特點詳細闡述了地下空間質量檢查的流程以及方法步驟，并對相關的地下空間數據質量檢查關鍵技術流程及方法進行了總結。針對當前地下空間數據庫數據質量檢查的多屬性、數據量大的特性，結合FME軟件的多種轉換器簡單易編輯的特性，實現地下空間數據質量的部分檢查工作。在明確數據處理流程及精度要求的前提下，利用FME模塊式開發不失為一種比高級程序編寫更為簡單易操作的手段。

質量檢查；地下空間；FME；關鍵技術

0 引言

近年來，隨著我國城市人口不斷增長，提高城市空間利用率早已迫在眉睫。城市地下空間資源充分利用成為城市空間資源配置提升城市環境承載能力的有效手段之一。地下空間普查通過摸清城市地下空間現狀并建立地下空間信息數據庫的手段，為城市空間規劃和管理提供數據支撐，對改善城市生態環境，提高城市空間利用率，提高城市防災能力有著重要意義[1]。我國多個城市已開展地下空間普查工作，地下空間建（構）筑物普查內容主要包括地下交通、公共服務、工業倉儲、人防、地下居住設施等的地下空間地址、名稱、建筑結構、建筑用途、使用年限，平面位置以及高程、面積等相關屬性[2]。地下空間普查數據是建立地下空間數據庫的重要數據。本文基于昆明市地下空間建（構）筑物普查成果數據對地下空間質量檢查方法進行研究并設定質量檢查方法，評定地下空間普查成果質量。確保地下空間數據入庫內容的準確性。

目前國內已經有不少專家學者對空間數字相關產品的的質量檢查控制以及評價系統做了大量的研究工作，并通過國家測繪局2008年頒布的《數字測繪成果質量檢查與驗收》（CH/T18316-2008）行業標準對大部分的空間數據質量成果檢查系統進行了質量檢查評價系統的模塊開發。

本文基于對昆明市五華區地下空間普查成果質量檢查方法及評價體系進行總結和對當前缺陷進行整理歸納，針對人機交互檢查方法做出重點闡述。本文研究數據來源測區范圍屬于高原平壩地形，范圍內交通發達，建筑物密集，是以后城市規劃和防災減災的重點區域，數據質量的高低對今后的數據更新、管理與應用有著重要的影響。所以對地下空間測量數據質量有著嚴格的要求。當前地下空間普查項目具有測量作業范圍廣，空間關系復雜，數據處理流程繁雜的特點。

地下空間普查數據質量檢查的具體內容有：數學基礎、平面以及高程精度、數據要素的完整性、數據庫質量以及資料的完整性以及整飾質量。

1 地下空間數據質量檢驗方法

當前數字測繪產品質量檢查大致有以下幾點內容[3]：

（1）原始資料的正確性、完整性檢查；

（2）硬件質量及數據處理軟件是否達到所需的技術標準；

（3）數據質量：數學基礎即大地基準、高程基準、地圖投影是否符合要求；平面位置三維坐標精度是否符合要求；

（4）數據庫數據格式以及命名是否符合設計要求；

（5）參考的相關資料現勢性是否符合要求；

（6）圖件格式及命名是否符合設計書要求；

（7）附件附屬資料是否錯漏。

隨著質量檢查軟件的不斷增多，數據質量檢查開始從傳統的人工檢查逐漸過渡到數據質量軟件檢查。但是由于質量檢查項目繁多，有很多是程序難以實現的質量檢查的功能還需要人工進行檢查校對。所以，現階段數據質量檢查工作大多是人工與計算機軟件相結合從而在可控性好的前提下實現數據質量檢查自動化提高工作效率。

地下空間數據質量檢驗是有內業成果質量檢查和外業成果質量抽查組成。本次地下空間數據檢驗是依據GB/T 24356—2009《測繪成果質量檢查與驗收》對測量成果進行100%的內業檢查和10%的外業抽查。

外業數據檢查主要是采用現場巡視以及重新架設儀器測量等方式對控制點精度、地建邊長精度是否符合要求以及對地建屬性的正確性進行檢查。

內業數據檢查主要是針對圖根導線計算資料以及成果圖上標注的相關屬性以及格式的正確性核查；數據庫中數據邏輯是否一致、空間數據精度以及屬性數據精度是否符合指標、質量檢查檢核點較差是否滿足等數據質量要求進行綜合評估。

2 地下空間數據檢查內容

2.1 數學精度檢查

控制測量檢查內容：二級點的平面相對檢測中誤差以及高程檢測中誤差、圖根點的平面檢測中誤差以及高程檢測中誤差。檢查方式為實地核查后進行內業數據處理對比原數據進行分析評估。

測量精度檢查內容：地下空間平面位置測量中誤差及邊長中誤差、地下空間地坪高測量中誤差、地下空間凈空高測量中誤差。檢查方式為實地核查后進行內業數據進行處理對比原數據進行分析評估。

2.2 圖表資料檢查

表格及記錄：主要包括地下空間設施分類信息檢查、地下空間設施、豎向設施調查信息檢查兩項。檢查方式為外業實地核查對比測量數據及屬性正確性。

圖件：主要是對總的平面圖、分層平面圖圖面進行檢查。

2.3 數據文件檢查

主要是對數據庫的數據結構、數據完整性、數據邏輯一致性以及數據表征質量檢查；圖件的地下空間設施分層設色、符號、線型以及圖廓整飾質量檢查；地下空間元數據質量檢查；文件命名是否符合設計書規定。在數據完整性、邏輯一致性上，由于數據量較大，可以考慮先使用FME軟件通過設定適當的轉換器從而進行快速檢查過濾掉數據庫中地下空間數據中的錯誤信息如：編碼重復、屬性缺失、字段錯漏等等。

2.4 資料質量檢查

資料完整性：主要是對提交的各項成果報告的內容、格式、數據完整性進行全面檢查。

整飾規整性：對歸檔資料的完整性進行檢查。

3 實驗數據分析

本次實驗數據分析是從90個地下空間中抽取10個地下空間樣本，分別從空間參考系、位置精度、屬性精度、數據完整性、邏輯一致性、表征質量、附件質量七個方面進行評分，然后按照不同權重計算出總分數進行質量評估。

3.1 數學基礎檢查

檢查內容：坐標系統以及高程基準是否正確。

3.2 數學精度檢查

相關測量技術指標數學精度要求及質量檢查檢核公式如下：

GNSS RTK二級控制點測量平均邊長為300 m，最弱點相對于起算點點位中誤差≤±5 cm，相鄰邊檢測邊長較差相對誤差不超過1/7000。外業檢核采用重新架站測量的方法，重復測量檢核點的平面點位中誤差≤5，計算公式為：

高程控制測量采用似大地水準面精化模型獲取控制點高程，高程中誤差不超過±3.0 cm，檢測高程較差不超過±6 cm。

地下建筑物實測邊長200 m以下測距中誤差不得超過20 mm，實測200 m以上邊長較差相對中誤差不得超過1/7000。

數學精度統計結果如下表：

表1 數學精度統計表

Tab.1 Mathematical accuracy statistics table

3.3 圖表及文件資料檢查

圖表質量檢查主要是人工核查，核查內容有：出入口、通道、豎井朝向錯誤及漏測；出入口、通道、豎井、凈空高屬性錯誤及數據精度；地建名稱書寫是否規范；分層圖繪制是否符合規范。

資料質量檢查主要是檢查資料的完整性以及格式的正確性檢查。

3.4 數據文件檢查

主要檢查地下空間設施分層設色、符號、線型以及圖廓整飾是否符合規定、地下空間元數據完整性以及錯漏、文件命名正確性。上述檢查主要是人工進行核查。

數據庫的結構完整性、數據完整性以及數據邏輯一致性以及數據表征質量的檢查具有工作量大、屬性繁雜的特點，人工檢查工作量較大，所以采用人機交互協查的方式進行質量檢查工作。

FME（Feature Manipulate Engine）是一款由加拿大Safe Software公司開發的空間數據轉換系統。它可以連接300+種空間/非空間數據格式，并提供400+種不同功能的轉換器進行數據處理。該軟件通過選擇合適的轉換器，設置合適的閾值構建數據質檢架構以實現數據篩選、數據對比以及數據輸出功能，從而完成質量檢查工作。FME是通過對每個檢查項定制一個專屬的質檢模板，來實現數據質量檢查。基于FME易用性和高效的數據處理能力以及可維護的特性，在某種程度上大大提高數據質量檢查的效率，減少質量檢查成本。

圖1 數據檢查流程圖

以昆明市五華區地下空間普查數據中的Pass-age屬性檢查為例進行數據庫常規檢查，以下為設計思路及步驟：

（1）首先確定檢查項，如：屬性值填寫的錯漏、長度是否符合要求以及閾值等；

（2）設置各設施類型的數據庫通道列表為讀模塊；

（3）對各類設施添加Tester轉換器完成對PassageID命名一致性檢查；

（4）通過AttributeKeeper（屬性保留轉換器）提取各類設施Passage列表中需檢查的屬性；

（5）添加Tester轉換器檢查ID字符長度、地建標識碼標識碼字符長度是否符合數據標準；對通道的長寬屬性設置閾值；

（6）添加DuplicateFilter轉換器，完成重復編碼檢查；

（7）選取AttributeCreator轉換器將檢查結果添加檢查錯誤名稱；

（8）添加寫模塊，選擇添加要輸出的要素列表并添加輸出路徑及輸出文件格式。

下圖為地下空間各層屬性表Passage（通道）為檢查實例：

圖2 通道檢查設計實例

檢查將以Excell表的形式輸出到指定文件夾：

圖3 地下空間通道錯誤信息匯總表

地下空間數據通過上述測試可以看出，利用FME針對地下空間數據大數據量，屬性繁多的特點進行質量檢查，大大提高了工程質量以及縮短了質量檢查時間，不僅在質檢方面，更是可以在地下空間工程測量中作為成果數據提交前的初步檢核手段，減少成果數據錯誤量，起到縮短工期的效果。

但是該方案還是有很大的局限性。首先，在數據更正方面很大一部分還是需要人工去排查與修改；其次，閾值的限定值需要根據實際生產測量數據來確定；最后，一個統一的、可簡單設置各項閾值參數的地下空間數據庫質量檢查整體模板需要研究開發。

3.5 成果質量評定

根據《測繪成果質量檢查與驗收》加權平均分評分模式將各項質量檢查結果數據分配合適的權重進行評分，本次檢驗批一共90個樣本，從中選取10個樣本，其中質量為優的有4個；質量為良的有6個，最終質量判定為良。

表2 質量元素權重分配表

Tab.2 Weight distribution table of quality elements

4 結語

目前國內的空間數據質量檢查標準大致相同，但是目前地下空間數據質量檢查方法在軟件化方面還有待研究。人工質量檢查在很多方面有著不可替代的作用，但在同標準、大數據量的數據質量檢查中需要通過軟件實現大部分的檢查工作以減少工作量。例如：在數據庫、圖件等屬性以及邏輯性檢查方面可以借助FME得以快速實現。FME軟件與各個地理空間數據管理平臺相結合可以實現數據庫的數據錄入、檢查以及篩選工作。今后還可以利用FME DataInspector模塊可以實現數據可視化，利用FME Server實現空間數據交換，甚至可以進一步的利用Plug-in SDK模塊開發出地下空間數據質量檢查系統，實現數據的快速更新安全管理。這些都是今后筆者所研究的方向。

[1] 羅文生, 陳裕漢, 楊曉慶. 城市地下空間普查的質量檢驗與分析[J]. 測繪與空間地理信息, 2017, 40(10): 221-224.

[2] 蘇林濤. FME軟件在地下空間普查數據庫檢查中的應用[A]. 云南省測繪地理信息局、云南省測繪地理信息學會. 云南省測繪地理信息學會2016年學術年會論文集[C]. 云南省測繪地理信息局、云南省測繪地理信息學會, 2016: 5.

[3] 張君華, 宋鋮, 魏保峰. 地下空間普查成果的質量檢查方法研究與實踐[J]. 測繪地理信息, 2017, 42(04): 105-107.

[4] 趙力彬, 謝露蓉, 呂志勇, 施建輝, 閔曉鳳. 空間數據質量檢查與評價系統的設計與實現[J]. 測繪通報, 2010(09): 45-47+76.

[5] 沈濤, 李成名, 趙園春. 城市基礎空間數據質量檢查技術研究[J]. 測繪科學, 2005(05): 48-49+64-5.

[6] 劉群. 地理信息數據質量控制的研究與實現[D]. 浙江大學, 2008.

[7] 李兆雄, 楊小琴. 地理信息數據質量檢查及優化[J]. 地理空間信息, 2014, 12(06): 16-17+1.

[8] 高科, 刁興春, 曹建軍. 基于簡單規則的數據質量檢查系統設計與應用[J]. 計算機技術與發展, 2015, 25(06): 176- 180.

[9] 劉建軍. 基礎地理信息數據質量檢查軟件的設計探討[J]. 測繪通報, 2010(11): 18-21.

[10] 王冬濱, 王鐵軍. 數字測繪產品的質量檢查與質量控制[J]. 測繪工程, 2000(01): 47-51.

[11] 姚占派, 原瑞紅. 簡介FME在GIS數據交換中的應用[J]. 廣東測繪, 2004. (3)27-29.

[12] 北京世紀安圖數碼科技發展有限公司. FME技術白皮書[Z]. 加拿大Safe Software Inc FME中國總代理, 2000.

Research and Evaluation on Key Technologies for Quality Inspection of Underground Space Facilities

LIANG Chen, LUO Zhi-qing, YI Peng-fei

(Faulty of Land and Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China)

Built according to the underground space, physical characteristics of the data in detail the procedures in process and quality inspection, underground space and the key technology related to underground space data quality checking process and method are summarized.In view of the current underground space database of multiple attribute data quality checks, a large quantity of data characteristics, combining with a variety of FME software characteristic of simple and easy to edit, and realize the underground parts of the spatial data quality inspection work.On the premise of clear data processing process and precision requirement, developing with FME module is a simpler and easier method than advanced programming.

Quality inspection; Underground space; FME; Key technology

p20

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.08.030

梁晨(1993-)，男，昆明理工大學國土資源工程學院碩士研究生，研究方向為3S集成與應用；羅志清(1963-)，男，副教授，主要研究方向：數字化測圖及GIS應用研究；易鵬飛(1990-)，男，助理工程師，主要研究方向：GIS與工程測量的應用與研究。

本文著錄格式：梁晨，羅志清，易鵬飛. 地下空間設施普查數據質量檢查關鍵技術研究與評價[J]. 軟件，2018，39（8）：145-149