地表覆蓋質檢工具在基礎性地理國情監測項目中的開發與應用

冷順綠

摘要：針對基礎性地理國情監測項目中地表覆蓋質量檢查過程較為繁瑣復雜的問題，設計了一套基于ArcGIS平臺二次開發的地表覆蓋數據質量檢查工具。該軟件具有自動化檢查數據成果的模塊，可代替繁瑣的人工檢查;同時通過檢查結果的糾錯可以更好地保證數據成果質量。實際應用表明，該軟件提高了基礎性地理國情監測地表覆蓋的工作效率和成果準確性。

關鍵詞：基礎性地理國情監測;質量檢查;二次開發;自動化

中圖分類號：P22? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）10-0154-04

Abstract： In order to solve the complicated problem of land cover quality inspection in basic geographical national condition monitoring project， a set of land cover data quality inspection tool based on ArcGIS platform was designed. This tool has the module of automatic checking data results， which can replace the tedious manual checking. At the same time， the quality of data results can be better guaranteed by correcting the checking results. The practical application shows that the software improves the efficiency and accuracy of the? basic geographical national condition monitoring.

Key words： fundamental geographic national condition monitoring; qualit inspection; redevelopment; automation

為全面掌握中國地理國情現狀，滿足經濟社會發展和生態文明建設的需要，2013—2015年開展第一次全國地理國情普查工作，查清中國自然和人文地理要素的現狀和空間分布情況，為開展常態化地理國情監測奠定基礎，滿足經濟社會發展和生態文明建設的需要，提高地理國情信息對政府、企業和公眾的服務能力。

2016年以來，按照“邊普查、邊監測、邊應用”的要求，隨著普查工作的深入，地理國情監測工作也在跨行業、多領域全面開展，而且陸續產生了監測成果。地理國情監測是一項全新的工作，如何檢驗地理國情監測成果的質量不僅僅是檢驗機構所面臨的問題[1]，而且是數據生產部門在加工數據的同時需要關注的問題。針對云南省目前尚無統一的地理國情監測成果質檢軟件的情況，本研究以2018年基礎性地理國情監測本底數據為基礎，結合實際生產，闡述地理國情監測中地表覆蓋方面質量檢查軟件的設計思路與功能實現。

1? 地表覆蓋監測工作

1.1? 監測目標

以第一次全國地理國情普查成果為基礎，利用時相符合基礎性地理國情監測要求的高分辨率航空航天遙感影像，整合并充分利用各級、各類基礎性地理信息數據及相關部門專題數據，對上一年度基礎性地理國情監測成果進行更新，形成現勢性強、精度高、全覆蓋的各級地理國情信息數據庫[2]，發布年度地理國情監測報告，為后續國家級建庫和統計分析順利開展打好基礎，為各部門和地方政府提供地理國情信息決策支撐，為生態文明體制改革、民生保障、應急救災、重大國情國力調查等工作提供統一的地理空間公共信息基底。

1.2? 本底數據

由地理國情行政管理部門統一公布的2018年基礎性地理國情監測本底數據。

1.3? 監測內容

2018年需監測的地表覆蓋變化涉及類型包括8個一級類、46個二級類和86個三級類（其中至少63個需按照三級類采集，其他23個各地可按需細化）。部分三級類名稱，如水田、旱地、喬灌果園、茶園、闊葉林、闊葉灌木林、高覆蓋度草地、高密度低矮房屋建筑區等。

按照任務區域，完成全國基礎性地理國情監測地表覆蓋的數據生產，通過覆蓋圖斑圖形和屬性的修改，完成變化信息的提取和記錄，形成符合設計要求、質量合格的2018年基礎性地理國情監測數據成果。

1.4? 監測方法

以覆蓋任務區的多源航空航天遙感影像數據為主要數據源，收集利用各類行業專題數據，采用遙感影像解譯、外業調查、數據編輯與整理、空間數據建庫、統計分析等技術與方法，運用高新技術和裝備，內外業相結合，實現基礎性地理國情變化信息的快速、準確獲取，通過集中建庫和面向全國開展統計分析，形成基礎性地理國情監測的系列數據、報告和圖件成果[3]。

2? 質量檢查的具體需求

地表覆蓋監測作業需要修改的屬性較少，有FEATID、CCJC、ChangeType、TAG 4個字段。各字段含義及類型見表1。

地理國情監測以縣級為單位開展工作，地表覆蓋作業需要修改的圖形數據為覆蓋整個行政區域的面狀要素：數據量大，往往一個縣有數十萬個圖斑;拓撲要求高，不能重疊不能有縫隙。與ChangeTpye字段對應的有3種修改方式：邊界伸縮變化（簡單的情況是邊界的擴張和縮小），屬性賦值為1;圖斑新增（簡單的情況是從大圖斑中裁剪出小圖斑），屬性賦值為2;要素屬性修改，屬性賦值為9。

實際工作中，要素圖斑是否發生變化主要由人工參考高清影像底圖和外業調查核查數據進行判斷，操作中往往出現以下幾種錯誤：①凡是邊界改變的圖斑ChangeTpye屬性值全部應該為1，而人工操作往往會有遺漏或者誤判為2（周邊圖斑變化較大，逐一修改邊界較為繁瑣，導致作業員進行合并后重新切分處理時錯誤地賦值為2）;②新增圖斑ChangeTpye屬性值全部應該為2，而人工操作往往會有遺漏或誤判為1（同類地物已經偏移較遠不能判讀為伸縮變化）;③CCJC被誤改為周邊的分類值，造成地物分類完全錯誤（經常出現在切分合并圖斑時），比如大面積林地被賦值為道路或房屋的地類代碼;④手動輸入的CCJC不符合標準要求，比如含有空格及換行符等;⑤拓撲錯誤。

這些錯誤中，前三點錯誤如果僅依靠人工交叉檢查，就會耗費大量人力物力，并且效果不佳：正確圖斑被多次重復檢查，而錯誤多次檢查仍不能被發現，檢查過程中錯誤“常查常有”。這時就迫切需要一個符合基礎性國情監測質量檢查標準的高度自動化的質檢工具，進行合理高效的錯誤檢查并輸出錯誤記錄，把地表覆蓋數據的錯誤在成果移交之前順利修正。

3? 軟件設計思路

不同于第一次全國地理國情普查，基礎性地理國情監測數據是在上一年監測的本底數據基礎上進行更新，而統一下發的本底數據已經通過國家統一驗收，錯誤極少。通過把監測作業后的數據與本底數據進行空間位置和屬性信息的對比就可以得到監測修改時的錯誤記錄。筆者對地表覆蓋檢查質檢工具做了流程設計，設計流程如圖1所示。

4? 軟件特點與功能

ArcObjects（簡稱AO）是ArcGIS系列產品ArcMap、ArcCatalog和 ArcScene的開發平臺，是基于COM技術構建的模塊化、可伸縮和跨平臺的體系結構，是一套COM組件集合，可以集成在多種語言開發框架中[4]，系列產品包括桌面平臺、網絡平臺、移動端平臺等。本研究基于ArcEngine組件開發，采用C#編程語言進行二次開發，完成質量檢查的功能模塊。

地表覆蓋質量檢查工具，采用按需選擇功能模塊，隨后一鍵執行的簡單便捷的操作方式;引入了檢查前驗證數據與參數，檢查中提示進度與信息，檢查后統一入庫驗收的人性化交互模式，質檢工具界面如圖2所示。

該質檢工具已經實現功能有：①針對Change Type字段應該為1而不為1的錯誤情況的查錯與輸出。②針對ChangeType字段應該為2而不為2的錯誤情況的查錯與輸出。③對比前后FEATID字段不變，當CCJC在ChangeType不為2和9時，進行修改的情況的查錯與輸出。④錯誤CCJC地物分類碼的查錯與輸出。⑤拓撲錯誤的查錯與輸出。

輸出圖層統一存儲在gdb數據庫當中，其中數據錯誤記錄的圖形與監測數據圖形一致，為屬性統一快速修改提供了可能，在確認錯誤檢查記錄無誤后，通過ArcGIS“按位置選擇”的功能，可以統一對所有所選記錄進行屬性的統一更正。實踐證明，該工具不僅可以檢查ChangeType字段錯誤，而且可以擔任ChangeType字段全部統一快速賦值的重任，錯誤率極低（小于千分之一），極大地提高了國情監測的工作效率。

5? 功能實現

以ChangeType字段應該為1而不為1的錯誤功能模塊為例，提取錯誤需要經過多次的空間連接與屬性連接和對比，才能按地理國情監測ChangeType為1的賦值規則檢查出錯誤，靈活使用GP工具可以大大降低開發難度，使用代碼如下：

6? 小結

權威、客觀、準確的基礎性地理國情監測成果是對于制定國家發展戰略、政策實施、國土資源開發以及其他相關地理信息服務的主要基礎數據源之一[4，5]。做好基礎性地理國情監測也是當前各測繪部門服務工作的重中之重，能夠為鄉村振興戰略提供基礎性地理信息數據，加快城鄉發展。本研究中設計的地表覆蓋檢查工具已經應用在實際項目工作當中，獲得良好的應用效果，通過對該質量檢查工具的完善，可以進一步為基礎性地理國情監測工作提供了有力的質量保證，并能促進基礎性地理國情監測工作高效順利完成。

參考文獻：

[1] 張欣然.淺談地理國情監測成果質量檢驗與評定[J].測繪與空間地理信息，2016，39（3）：130-132.

[2] 孫春光.基礎地理國情監測數據生產方法[J].城市建設理論研究（電子版），2017（27）：123，117.

[3] 張忠民.基礎性地理國情監測質量控制初探[J].測繪與空間地理信息，2018，41（6）：94-96.

[4] 楊海關，李天爍，邱云峰，等.地理國情普查數據質檢軟件的實現[J].測繪科學，2016，41（8）：87-90，105.

[5] 趙? 芳.湖南省地理國情普查成果資料與應用價值[J].國土資源導刊，2018，15（4）：40-43.