地理國情監測中要素數據的質量控制分析

謝天記XIE Tian-ji

（廣西壯族自治區地理信息測繪院，柳州 545006）

1 地理國情要素變化信息采集的特點

從地理國情要素信息更新的工藝流程（見圖1）中得知其和地表覆蓋數據更新存在不同的是，國情要素數據牽涉諸多行業的專項信息，經過對兩期遙感監測成果進行綜合分析得知，地理國情要素信息的改變通常僅僅和所處位置、面積大小、形狀和影像能夠識別出的其它物理屬性之間的變動存在關聯，而名稱、編號等和管理有關的社會屬性的變動只有和采集到的專項資料加以比較方可發覺。因此，怎樣有序實行對比、充分運用各個行業的專項資料與疊合兩期影像識別變化區域同樣屬于要素更新中的關鍵內容[1]。對于道路、人工湖泊或是水庫等不會存在較多的要素變化，研究運用各個行業的專題資料已經成為國情要素數據更新的關鍵內容。因此，高效比較、合理運用專題資料會對要素更新的速度和質量帶來非常大的影響。

圖1地理國情要素數據更新的工藝流程

2 質量控制中的重要原則

2.1 基本原則

質量控制工作需要遵照“兩級檢查、一級驗收”制度這一基礎原則開展。主要是交給相應監測機構來進行兩級檢查，再聘請具備專業資質的質檢公司負責實行驗收工作。在質檢環節中，應當遵照項目規劃方案中的技術標準、規范與要求，保證成果質量達到規定標準。

2.2 分級控制原則

項目機構主要任務是成果質量的控制與判斷、機構內部的管理與檢查人員的教育鍛煉、機構內部監測工作的開展情況和突出或重要質量缺陷問題的解決和匯報，及時將質量管控工作狀況報告給有關機關部門，同時幫助有關機構落實好質量監管工作。

2.3 全過程控制原則

質量管理工作應當做到全過程質量控制，而且質量控制會始終貫穿技術設計、資料收集、數據整理、統計匯總等監測工作全程之中，及時發現并解決事前、事中、事后會對數據質量造成影響的各種要素，例如，對于事前資料的分析轉換和技術要求的理解、事中繪制賦值與整改、事后匯總分析與調整等，確保整體數據質量合格。對于工作過程中易于發生質量缺陷的薄弱之處、重點環節采取合理、有效的質量管控對策。

2.4 標準統一原則

作業和質量監督管理應當嚴格遵照國家基礎地理信息中心頒布實施的技術規范、監測質量管理方案來開展，確保質量管理工作具有統一性并取得良好的效果。

2.5 問題導向原則

注重問題導向，對于質量控制過程中發現的各種問題，特別是較為常見、具有傾向性的問題，應當及時加以歸納總結、深度剖析，探尋問題的根源所在，制定合理可行的處理對策。

3 典型質量問題分析研究

3.1 數據源使用問題

數據源使用不當會使得在時間、采集、分類、屬性精度上存在較多的質量問題。數據源主要包含影片圖像與專業部門的專項資料。目前，我國相關部門已經分不同批次發放了影像數據，除了協同進行的影像信息收集工作以外，還要每一個單位結合自身特殊優勢實施影像采集工作；對于專項資料的整理，不僅包括國家基礎信息，也有各個省份自己收集整理的水利、交通等有關方面的專項信息。在應用數據源之時，要求詳細分析影像分辨率與時相要求，而且要合理使用權威專業機構現勢性良好、規范性強的資料。在對數據源加以實際應用時比較常見的問題有：同一關鍵區域涵蓋多源影像，沒有采取高分辨率影像實行數據采集，使得邊界位置的采集進度不滿足標準要求；相同區域存在監測時段內不同時相的同種類影像信息，沒有使用第二季度影像或者是最新影像實行生產作業，使得影像現勢性較差，從而出現圖斑更新遺漏的問題；其它各種基礎測繪結果與水利、國土、交通等有關部門專題資料成果之間的時相性不符合規定要求，或者是對于專項資料的分析整合不夠完整，存在要素更新錯誤的情況。

對于數據源使用方面存在的問題，給出下述兩項建議：①因為影像資料無法做到一次性收集到位，并且會因為客觀因素使得分批次發布的影像分辨率、時相具有諸多差異，當運用影像之時，需要選擇應用有效信息量更加大、更方便進行信息提取的影像。為了防止作業人員在工作期間運用單景影像出現數據源選取不當的問題，要求作業單位安排專職人員負責對影像加以篩選，選取分辨率與時相更加適宜的影像，根據不同的分辨率分批實行影像的鑲嵌拼接處理[2]。作業人員運用經過鑲嵌的影像進行生產，確保其在作業期間所用的影像是唯一的，減少作業人員因為反復變更影像而發生影像源使用不當問題的幾率；②在運用專題資料進行生產作業時，需要對各項資料從時效性與正確性的角度加以篩選、整合，提高專題資料的利用率。

3.2 屬性賦值問題

屬性賦值是在繪制與修改中進行的。為了有效提升生產效率，需要對部分屬性項實行軟件自動賦值處理，若是在測驗不全面的基礎上就將軟件投入應用，必定會出現部分人為與軟件漏洞引起屬性賦值錯誤，而如果只要出現此類錯誤，則大多數情況下均是具有普遍性或者是大范圍的錯漏。

①枚舉賦值錯誤。數據之中有一部分枚舉字段，可使用人工或者是自動的方式加以賦值。例如，在地理國情檢測數據成果中，“變化類型”字段發生了改變，需要按照圖斑伸縮、新生、糾錯類型來對字段加以賦值。在生產作業期間難免會發生由于個人理解偏差而引起的“變化類型”填寫錯誤問題，也經常出現因為軟件沒有通過測試驗證就投用而引起的“變化類型”、“要素唯一標識碼”等枚舉值字段賦值錯誤。

②對象屬性和資料、實地情況存在偏差。國情要素更新大體是按照權威部門的專項資料開展的。因為各個省份在收集分析專題資料方面的能力存在差別，因此在整理得出的專題資料完整性與時相性上具有差別，使得在實際生產過程中會產生下述兩類問題：

1）未能合理運用專題資料信息，對于可以填寫的屬性信息存在遺漏；

2）過度依賴專題資料，未對其加以分析、整合與核查，而且機械的賦值、直觀的錯誤未進行排除，使得要素對象屬性和實地調查成果之間存在偏差。

③圖斑類型錯誤。數據成果質量合不合格，是按錯誤的面積計算的，若是發生大面積圖斑更新錯誤，數據成果質量直接被判定為不合格，這樣就導致了數據的可靠性下降，必須重新進行全面查改后重新上交檢查，從而造成項目成本的增加，否則對統計、整理、分析與決策造成重要影響。此類錯誤通常是由下述三類原因導致：1）因為圖斑切割或者是合并過程中的操作存在錯誤，使得原來沒有發生變化的圖斑進行了錯誤更新；2）兩期影像對比變化不明顯，只基于內業不能明確圖斑分類的基礎下，沒有采取外業調查進行核實，只基于內業判斷而對面積比較大的數據實行了更新；3）編輯整理期間沒有按照外業調查成果來對圖斑分類代碼實行更新處理。

對于屬性賦值方面存在的問題，給出下述三項建議：①在生產期間應當謹慎應用軟件實行賦值，對于投用的軟件必須要注重前期測試工作，要對重點屬性實行重點試驗，同時綜合反復出現的質檢問題對軟件進行同步更新，保證自動化賦值正確無誤；②每一級的檢查工作中，都要加強對重點圖斑的排查；③強化內業與外業之間的銜接，在不具有足夠依據的前提下，不得對存有可疑性的圖斑實行地類更新。對于專題資料必須要做到合理利用，并且按照外業調查成果進行內業成果的分析、匯總，保證內業與外業成果之間的對應性。

3.3 邏輯一致性

3.3.1 字段屬性一致性

所謂的字段屬性一致性即為數據結構一致性，包含了字段名稱、類別、長度、次序的先后，能夠利用程序的自動檢查予以實現。在檢查過程中，若是發覺具有一部分的作業單位出現了此項問題，大致主要原因是：對字段名稱誤錄、類型定義不正確、長度沒有依照要求設置等，這些會對數據入庫造成嚴重影響的問題要求嚴格整改到位，而對字段“是否為空”設置、順序的先后之類的入庫軟件可以自動檢查提示且修改工作量不大的還是建議進行修改處理。

3.3.2 拓撲一致性

即為要素的重疊、連接、連續、閉合、打斷檢查，也就是針對線和線、線和面、面和面之間的聯系加以核查，能夠利用自動化程序聯合人工手動排查的方式加以實現。各級要素之間的共線誤差不得大于0.5米；與地表覆蓋分類數據面要素之間的面重疊、面裂隙的容許偏差值為0.5米。

道路要素拓撲錯誤大多集中于路面交接連通位置沒有打斷、立體交接位置的錯誤打斷；普通公路在和市政道路重復采集位置的錯誤打斷；普通公路和市政道路之間的重復路段、道路和橋梁（或者是隧道）之間沒有進行共線處理。

而對于水系要素而言，其拓撲錯誤大多是在結構線交接連通位置沒有進行打斷；數道河流流入/出相同湖河（或者是水庫）時，上下游水流各自的結構線在湖中沒有相交在同一點。

在地理單元方面，其拓撲錯誤主要是面的交叉和縫隙沒有滿足相應要求，同一層要素一般不允許出現面相交。在接邊檢查過程中經常出現作業人員與檢察人員大多比較注重對道路、水系等要素的接邊檢查，而比較容易忽略地理單元的接邊檢查。目前，質量檢查程序大多是將圖幅或者是測區作為主要核查對象，對于測區之間的檢查還是只能依靠人工完成。值得特別注意的一點是，在作業前后都要對多部件要素的處理進行合理性分析，如果要素是由數個區塊構成，并且對于某一屬性（例如面積）的每一區塊不存在對應值，但是存在總要素值的情況下，合并成一個多部件數據是允許的，不然就要對其實行打散處理。

4 質量提升措施

4.1 堅持問題導向原則

要想對監測要素數據做好質量控制工作，應當始終嚴格堅守將問題作為導向的基礎思想，把檢查重點由數據結果轉變為人員、設施、資料、技術以及質量管理制度五個層面，掌握核心問題，由問題著手，保證每級質檢都能有助于提高成果質量。在檢查期間，重點檢查可能對成果質量造成嚴重影響的重點環節與因素，主要包括以人工為主的環節存在的缺陷、自動化過程中運用不穩定的軟件進行賦值、收集的資料應用不合理、技術路線方法存在偏差錯誤、質檢部門對成果質量把關不嚴等[3]。

4.2 強調全過程質量控制理念

地理國情監測要素數據質量控制應當在繼承“兩檢一驗”前提下，并遵從由作業單位、承擔單位以及國家層面逐級構成的分級質量管理制度，加強對全過程的質量控制管理，對于會對數據質量造成影響的重要環節實行過程控制，及時發現并處理生產作業中產生的各類質量問題，將質量管控的核心由結果控制轉移到過程控制上，充分發揮出質檢對生產質量起到的關鍵作用。并且，還需要強化技術培訓教育力度，對于技術偏差要及時勒令糾正，及時發現對監測結果帶來影響且反復出現的、傾向性問題，對技術標準加以統一化規范，做到及時進行問題的傳達、了解與調整，確保數據質量滿足技術規范標準，為確保自然資源專項調查等重點國情調查監測成果的可靠性提供技術支撐。

4.3 預研地理國情＋大數據質檢模式

伴隨地理國情監測與其它行業自然資源調查工作的陸續進行，最近幾年獲得的各種影像源、專題資料與各種數據產品規模也在持續增大，由數據量、需求率、準確性與使用價值等層面進行分析，這表明目前我國監測數據已然步入大數據時代，這就代表基礎性地理國情監測的質檢模式會慢慢遍及各行各業、社會經濟的各個領域，已然成為一類十分重要的質量檢驗資源。因此，質量檢驗部門應該將這些共享數據資源加以合理運用，對質檢方式實行有效改進，基于信息技術、云計算等先進技術的運用，探究地理國情大數據的集成、統一共享，創建能夠綜合眾源數據的質檢信息數據庫，組成能夠滿足用戶上傳、下載信息的數據平臺，涵蓋了解譯樣本、專家知識與運用大數據高效學習獲取到的大量變化信息模型，以此來為質檢工作提供幫助，使得質檢工作效率獲得有效提高，做到科學、合理、全面、客觀地進行質量控制管理。

4.4 疊加地表覆蓋分類數據

部分地表覆蓋分類數據和關聯的地理國情要素數據兩者間具有制約關系，即：

①水域范圍和要素。地表覆蓋分類之中歸屬于水域種類的圖斑通常是處于河流、湖泊、溝渠、水庫、水塘等要素實體內部。

②無軌道面范圍和道路要素。通常而言，全部依照要素進行繪制的道路中心線，在沒有受到完全遮擋并且影像能夠進行識別的區域，應當和地表覆蓋分類之中的無軌道面圖斑在空間區域與屬性參數方面保持相同。

③堤壩覆蓋類型和要素。由于堤壩要素使用線來表示，通常處于作為覆蓋類型的堤壩圖斑范圍之中。當進行要素的采集或者是自檢自查工作時，可以利用這些制約條件，疊加同一時期已經繪制完成的地表覆蓋分類數據，核查道路、水流等要素是否存在疏漏或者是幾何位移等問題，特別在對地表覆蓋分類和要素數據分開收集整理時，能夠及時有效的糾出問題。

絕大多數的地理國情要素和地表覆蓋分類數據之間存在的制約關系均能夠利用機檢軟件實行自動化排查，不過應當重點關注的是，滅失的地理國情要素，只能夠在數據集之中進行標記，而不得將其刪除，因此機檢軟件通常無法通過滅失型要素和相應的地表覆蓋分類信息之間的制約條件疊加檢驗出來。

4.5 有效利用基礎地理信息數據和各行業專題數據

地理國情要素數據在生產作業期間牽涉到的專題資料非常廣，涵蓋了國土、交通、水利等多個單位的專業數據，因此需要在遵從統一資料使用原則這一前提下，疊加現勢性較高的基礎地理信息和各種專題數據，實行本底要素成果數據的檢查，能夠有效防止要素錯漏或者是幾何位移等情況，顯著提升了地理國情監測要素數據的整體質量水平。比如，在進行2021年國情監測生產工作時，便要求利用時勢性與準確性較高的三調結果信息實行疊加分析，檢查并修改了地類、屬性、有否漏更新等一系列問題。分析比較1∶10000基礎地理信息數據，同時綜合監測影像繪制新增加或者是變更道路、水系等要素的具體位置和填寫屬性參數信息；參照最新公布的教育、衛生、旅游以及環境等各個行業的專業信息，繪制新修建的學校、醫院、娛樂場地、自然景區、工業工廠等；參照國家統計局公布的最新統計區劃代碼資料，以此對本底數據之中行政村的增加或者是滅失進行依次檢查。對于內業無法明確具體位置與屬性的新增加的要素或是出現幾何位移的要素，需要詳細注明在地理國情要素外業調查底圖之中，并實地調查核對。

5 結束語

地理國情要素作為基礎性地理國情監測數據的關鍵內容，其質量優劣直接決定著地理國情監測的結果質量。與前期的地理國情普查有所區別的是，監測階段的要素信息更為側重變化信息的采集，所以對于變化信息的質量把控是決定監測期間要素成果質量的重要關口。本文詳細分析了地理國情監測要素成果數據中比較常見的幾種具有代表性的質量問題，同時給出了質量優化對策，希望能為日后高效率、高質量開展地理國情監測工作提供參考作用。