基于知識(shí)與規(guī)則的地質(zhì)圖拓?fù)潢P(guān)系檢查

鐘文明

（湖北國土資源職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430090）

數(shù)字地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫建庫對(duì)于區(qū)域性地質(zhì)綜合研究、礦產(chǎn)預(yù)測(cè)以及基于地質(zhì)大數(shù)據(jù)的輔助決策等都是一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，中國地質(zhì)調(diào)查局在地質(zhì)調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中制定了數(shù)字地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫的建庫標(biāo)準(zhǔn)，1:50000、1:250000等不同比例尺的數(shù)字地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫項(xiàng)目都在開展[1，2]；質(zhì)量控制是建立數(shù)字地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫的有力保障，而在質(zhì)量控制中的拓?fù)潢P(guān)系檢查是其中一項(xiàng)重要內(nèi)容，特別是不同要素之間的拓?fù)潢P(guān)系檢查目前在傳統(tǒng)的GIS軟件中涉及較少。本文針對(duì)地質(zhì)圖中出現(xiàn)的拓?fù)潢P(guān)系建立相應(yīng)的規(guī)則，并利用數(shù)據(jù)字典進(jìn)行管理，以期對(duì)地質(zhì)圖拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)檢查提供借鑒。

1 基于知識(shí)與規(guī)則的地質(zhì)圖拓?fù)潢P(guān)系檢查流程

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查方法效率低下，甚至很多檢查不得不采用人工方法，在這種情況下，目前用的最多的是利用GIS軟件來完成數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查，但是一般的GIS軟件只能檢查一些簡單的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，對(duì)于專業(yè)的圖件仍然需要手動(dòng)構(gòu)建大量的關(guān)系與規(guī)則，因此基于知識(shí)與規(guī)則的檢查方法應(yīng)運(yùn)而生，一些學(xué)者對(duì)于知識(shí)與規(guī)則的空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查做了闡述，他們?cè)O(shè)想建立一個(gè)規(guī)則庫，規(guī)則庫的建立則依靠專業(yè)的知識(shí)，軟件可以通過一定的方法調(diào)用這些規(guī)則，達(dá)到自動(dòng)檢查的目的[3]，目前基于知識(shí)與規(guī)則的質(zhì)量檢查已經(jīng)在很多專業(yè)上得到了應(yīng)用，如利用知識(shí)與規(guī)則的方法檢查地籍圖、土地利用現(xiàn)狀圖，地層時(shí)空關(guān)系等[4]。

本文利用知識(shí)與規(guī)則庫對(duì)地質(zhì)圖進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系的檢查。首先需要提取地質(zhì)圖中的空間要素，在野外填圖過程中的野外總圖庫中有地質(zhì)點(diǎn)（Gpoint）、分段地質(zhì)路線（Routing）、地質(zhì)界線（Boundary）、產(chǎn)狀（Attiutde）等，實(shí)際材料圖中有地質(zhì)界線（GeoLine）、面地質(zhì)要素（GeoPoly）、點(diǎn)地質(zhì)要素（GeoLabel）等；然后要確定要素以及要素之間可能存在的拓?fù)湟?guī)則，設(shè)計(jì)相應(yīng)的規(guī)則知識(shí)庫；關(guān)于規(guī)則知識(shí)庫的更新則采用兩種方法，一種是利用專家知識(shí)建立初步的原始庫，另外一種是在使用的過程中通過手動(dòng)添加并更新內(nèi)容，逐步完善；由于考慮到規(guī)則與知識(shí)的通用性和擴(kuò)展性，就需要充分考慮規(guī)則與知識(shí)的定義與表達(dá)方式，建立對(duì)應(yīng)的關(guān)系表，利用程序直接調(diào)用數(shù)據(jù)表，也就是數(shù)據(jù)字典技術(shù)；最后基于相應(yīng)的規(guī)則與知識(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化檢查，圖面上顯示對(duì)應(yīng)的拓?fù)溴e(cuò)誤，并且生成質(zhì)量分析報(bào)告。具體流程如下：

圖1 基于規(guī)則和知識(shí)的地質(zhì)圖拓?fù)潢P(guān)系檢查流程

2 數(shù)字地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫拓?fù)潢P(guān)系分析

空間要素主要由點(diǎn)要素、線要素、面要素組成，要素的拓?fù)潢P(guān)系又可以分為要素內(nèi)的拓?fù)潢P(guān)系和要素間的拓?fù)潢P(guān)系，針對(duì)于數(shù)字地質(zhì)圖來說，不同的圖件不同的圖層都有相應(yīng)的拓?fù)潢P(guān)系，如點(diǎn)與點(diǎn)之間必須分離、面與面之間不能重疊、面邊界必須被線覆蓋等。在野外總圖庫中，主要的要素有地質(zhì)點(diǎn)（Gpoint）、分段地質(zhì)路線（Routing）、地質(zhì)界線（Boundary）、產(chǎn)狀（Attiutde）等，它們之間的拓?fù)潢P(guān)系有地質(zhì)點(diǎn)（Gpoint）之間必須不相交，產(chǎn)狀必須不相交，地質(zhì)點(diǎn)必須被地質(zhì)路線的線端點(diǎn)覆蓋等。在實(shí)際材料圖中，主要的要素有地質(zhì)界線（GeoLine）、面地質(zhì)要素（GeoPoly）、點(diǎn)地質(zhì)要素（GeoLabel）等，它們之間的拓?fù)潢P(guān)系有地質(zhì)界線（GeoLine）不能重疊、面地質(zhì)要素（GeoPoly）不能重疊也不能有空隙、面地質(zhì)要素（GeoPoly）的面邊界必須被地質(zhì)界線（GeoLine）覆蓋等，如表1、表2所示：

表1 地質(zhì)圖要素內(nèi)拓?fù)湟?guī)則（部分）

表2 地質(zhì)圖要素間拓?fù)湟?guī)則（部分）

3 數(shù)據(jù)字典的建立

考慮到知識(shí)、規(guī)則的通用性和可擴(kuò)展性，也為了提高更新的效率，引入了數(shù)據(jù)字典來表達(dá)規(guī)則，通過數(shù)據(jù)字典來存儲(chǔ)相關(guān)的知識(shí)與規(guī)則在地學(xué)空間數(shù)據(jù)庫建庫中已經(jīng)得到了很多的應(yīng)用，特別是對(duì)于屬性數(shù)據(jù)的邏輯檢查有很多相關(guān)的實(shí)例。它的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)規(guī)則內(nèi)容發(fā)生改變時(shí)，只需要在數(shù)據(jù)字典里面更改就行，程序使用時(shí)直接調(diào)用。根據(jù)上述拓?fù)湟?guī)則，建立了數(shù)據(jù)字典的相關(guān)字段如下。

4 結(jié)論與不足

本文從知識(shí)和規(guī)則的角度出發(fā)，主要利用數(shù)字填圖過程中野外總圖庫和實(shí)際材料圖中的相關(guān)要素建立了要素之間的拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則，并利用數(shù)據(jù)字典管理這些拓?fù)湟?guī)則，增加了規(guī)則的可擴(kuò)展性，在圖件的檢測(cè)過程中，可以作為數(shù)據(jù)是否能夠入庫的觸發(fā)器，為地質(zhì)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查提供了借鑒。不足之處在于地質(zhì)圖件的質(zhì)量檢查并不僅僅限于圖面的內(nèi)容，還要與專業(yè)結(jié)合得更加緊密，如地層的有序型、構(gòu)造與地層的切割關(guān)系等，也是今后努力的方向。