數(shù)字地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)關鍵技術研究

張晗

摘要：本文深入研究了數(shù)字地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)的關鍵技術，從數(shù)據(jù)結構的設計出發(fā)，設計了地圖中間數(shù)據(jù)格式、模型文件格式和錯誤文件格式;設計了一種圖形化構件檢查方法，提取基本驗收單元，實現(xiàn)多源、多類型地圖數(shù)據(jù)的多單元組合驗收;構建了規(guī)則對象接口、模型對象接口、地圖繪制對象接口，提高了系統(tǒng)的兼容性和可移植性，解決了數(shù)字地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)開發(fā)設計中的一些關鍵技術。

關鍵詞：數(shù)字地圖;數(shù)據(jù)質(zhì)量;檢查系統(tǒng);關鍵技術

數(shù)字地圖是現(xiàn)代軍事的眼睛，是軍事決策的重要依據(jù)，其質(zhì)量要求精益求精，各要素必須準確、合理、實時顯示。因不同比例尺、類型、地區(qū)地圖數(shù)據(jù)在要素表達、分類分級、位置關系、屬性信息等方面的制圖要求存在較大差異，所以這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制需根據(jù)其特點，快速、及時、準確地變改檢查項目，以確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。

一、數(shù)字地圖質(zhì)量檢查內(nèi)容

1、完整性檢查。完整性檢查是指空間數(shù)據(jù)在范圍、內(nèi)容、結構等方面是否冗余或遺漏。檢查內(nèi)容包括數(shù)據(jù)內(nèi)容是否完整，有無遺漏和重復，圖幅各項數(shù)據(jù)是否齊全;要素層、要素項是否有遺漏，是否缺少或重復。

2、拓撲檢查。拓撲數(shù)據(jù)結構中，地圖要素被抽象為結點、鏈、面域基本拓撲元素。結點是鏈的連接點或端點，鏈是兩結點間的一條有序弧段，面域由若干條鏈構成的一個閉合多邊形。

3、屬性信息檢查。屬性數(shù)據(jù)說明空間實體數(shù)據(jù)的幾何類型、分類等級、數(shù)據(jù)特征、質(zhì)量描述、地理名稱、更新日期等。屬性誤差檢查包括空間數(shù)據(jù)對應的屬性數(shù)據(jù)中要素分類與代碼的正確性、要素屬性值的正確性與空間數(shù)據(jù)連接關系的正確性等。

4、元數(shù)據(jù)檢查。元數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，軍標交換格式數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)是后綴名為.sms的文本文件，文件存儲格式為“序號-鍵名-值”，是數(shù)字地圖的說明性文檔，同時也是空間數(shù)據(jù)的索引，在符號化軍標格式數(shù)據(jù)時，起到指針作用。

軍標交換格式的元數(shù)據(jù)，除保證數(shù)據(jù)格式正確，還可根據(jù)項目值分為6類：無需檢查、固定值、范圍取值、計算值、圖名對比值、其他值。如產(chǎn)品生產(chǎn)單位是固定值，填寫數(shù)據(jù)的生產(chǎn)單位;圖名是圖名對比值，根據(jù)圖名圖號列表獲取相應的圖名;圖廓角點經(jīng)度范圍經(jīng)軟件自動計算，無需檢查;中央經(jīng)線屬于計算值，經(jīng)計算獲得。

5、接邊檢查。數(shù)字地圖按標準分幅規(guī)則采集，采集更新時，由于資料等原因，圖廓線兩側(cè)數(shù)據(jù)存在不匹配問題。為了保證數(shù)據(jù)的完整性、正確性，在分幅作業(yè)完成時，需接邊，主要是幾何位置和屬性的接邊。

二、系統(tǒng)開發(fā)框架設計

系統(tǒng)采用組件化、模塊化設計思想，根據(jù)系統(tǒng)功能構成，分為基本結構層、組織管理層、運行層、應用層，每層結構包含若干模塊以提供不同服務，每個模塊相互獨立，并提供標準接口以實現(xiàn)其功能運算。

采用模塊化功能結構劃分有助于實現(xiàn)檢查的結構化，即檢查項目與檢查數(shù)據(jù)間的獨立性。當?shù)貓D數(shù)據(jù)來源發(fā)生變化時，只需更改地圖數(shù)據(jù)管理模塊中的接口，無需更改檢查模型和方案中的相關內(nèi)容，提高了數(shù)據(jù)檢查的通用性，并且通過數(shù)據(jù)接口能實現(xiàn)軟件的二次開發(fā)，增強系統(tǒng)可擴展性。

三、系統(tǒng)開發(fā)關鍵技術

1、數(shù)據(jù)格式的設計。在數(shù)字地圖實際生產(chǎn)中，最常用軟件包括MapStation 3.0、MappingStar、Geoway等軟件，這些軟件數(shù)據(jù)格式不同，如MapStation基于MicroStation軟件開發(fā)，數(shù)據(jù)格式為dgn格式，在該格式中，只能執(zhí)行一些簡單的查詢和檢查，無法進行更深層次的拓撲和屬性檢查，最終需轉(zhuǎn)換為交換格式數(shù)據(jù)。

為提高檢查系統(tǒng)的通用性，必須檢查交換格式數(shù)據(jù)。因此，系統(tǒng)需導入交換格式數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為與系統(tǒng)無關的中間格式數(shù)據(jù)，最后輸出誤差文件，以便在MapStation 3.0等制圖軟件中定位改正。系統(tǒng)中涉及的自定義數(shù)據(jù)格式包括地圖中間數(shù)據(jù)格式（*.CUS）、錯誤信息文件格式（*.whe）等。

①地圖中間數(shù)據(jù)格式。它由文件頭和要素層數(shù)據(jù)組成，文件頭包含文件地圖圖幅的基本信息，分層數(shù)據(jù)存儲每要素層的屬性字段、要素位置坐標、屬性信息等。

②錯誤信息文件格式。錯誤文件根據(jù)檢查方案、檢查模型、錯誤信息三層嵌套，依次存儲每個檢查模型下的錯誤列表。

2、圖形化規(guī)則、模型、方案結構設計。圖形化規(guī)則、模型、方案三層結構設計是對傳統(tǒng)三層結構的優(yōu)化改進，采用人機交互方式，將圖形化檢查規(guī)則按一定邏輯關系連線，從而實現(xiàn)檢查模型的建模，進一步創(chuàng)建檢查方案的過程。

在系統(tǒng)中，規(guī)則分為基本、擴展規(guī)則，其中，基本規(guī)則是系統(tǒng)中最小的檢查單元，每個基本規(guī)則都是一個動態(tài)鏈接庫（dll），通過調(diào)用預先定義接口來實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)最基本的檢查功能;擴展規(guī)則是一個新的規(guī)則，它概括、打包和封裝了模型的功能，是對基本規(guī)則功能的增強擴展，用于完成復雜的檢查功能，提高規(guī)則的重用性，降低模型構建難度。擴展、基本規(guī)則共同構成一個規(guī)則庫，它們相互獨立，實現(xiàn)各自的檢查功能，如提取面邊緣、屬性過濾、微小距離、懸掛結點等。在該系統(tǒng)中，規(guī)則由圖形化模塊組件表示。

模型是一系列具有邏輯順序的規(guī)則集合，是對檢查內(nèi)容與過程的格式化描述，用于完成特定要求的數(shù)據(jù)檢查內(nèi)容，如等高線相交、居民地用水等。該模型獨立于檢查數(shù)據(jù)，具有通用性，可實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)的結構化檢查，在系統(tǒng)中，它通常由一系列圖形模塊組成，這些圖形模塊通過有方向線段連接。

檢查方案是一系列檢查模型的集合，可針對特定任務定制不同檢查方案，而且方案支持檢查項目的新建、修改和刪除等。

3、關鍵對象接口模型構建。系統(tǒng)實現(xiàn)中的重要對象包括規(guī)則對象、模型對象、地圖繪制對象，這些對象貫穿于系統(tǒng)運行的全過程，通過接口實現(xiàn)相互調(diào)用和運行。

1）規(guī)則對象接口構建。規(guī)則對象（CBaseManagerRuleObj）包括以下用于外界調(diào)用的重要接口函數(shù)：

①SetParameters（void）：設置處理參數(shù)，在dll中彈出對話框，在對話框中設置各種參數(shù)，最后輸出相應參數(shù)，返回最終設置結果，保存在CStirng中，最終保存到文件中。

②DataManager（ArrayElemObj*pResultArray）：處理數(shù)據(jù)時，通過此步驟檢查數(shù)據(jù)流，檢查后數(shù)據(jù)將輸出到下一個規(guī)則進行操作，它包含許多重載方式，以應對多個不同輸入?yún)?shù)。

③SetExternParams（LPVOID pParams，int nFlag）：設置處理參數(shù)，nFlag外部參數(shù)類型，暫時包括0：圖層指針;1：圖層屬性列表;2：要素地圖指針，其他類型根據(jù)需要添加。

2）模型對象接口構建。模型對象（CBaseManagerModelObj）調(diào)用一系列規(guī)則功能接口，在此基礎上提供一系列在數(shù)據(jù)檢查中需調(diào)用的重要接口，包括：

①SetExternParams（LPVOID pParams，int nFlag）：設置處理參數(shù)，nFlag外部參數(shù)類型，暫時包括0：圖層指針;1：圖層屬性列表，其他類型根據(jù)需要添加。

②GetLayerResult（）：獲取入口規(guī)則篩選結果。

③GetManagerResult（）：獲取中間規(guī)則篩選結果。

④GetAdvancedResult（）：獲取擴展規(guī)則處理結果。

⑤GetRuleResult（）：遞歸計算以獲得整個擴展規(guī)則處理的最終結果。

⑥D(zhuǎn)ataManager（）：獲得模型運算結果。

3）地圖繪制對象接口構建。地圖繪制對象（CMapDrawerObj）實現(xiàn)了地圖數(shù)據(jù)的符號化顯示，為用戶直觀查看地圖集誤差信息提供了依據(jù)，而且通過地圖繪制對象的接口能實現(xiàn)更多的顯示效果。具體接口為：

①DrawElemObj（CDC*pDC，CElemObj*pObj）：繪制地圖要素數(shù)據(jù)。

②DrawLayer（CDC*pDC，CElemLayer*pLay er）：繪制圖層數(shù)據(jù)。

③DrawMap（CDC*pDC，CElemMap*pMap）：繪制地圖數(shù)據(jù)。

④DrawDynamicFocus（CDC*pDC）：動態(tài)繪制聚焦窗口。

四、系統(tǒng)模塊的實現(xiàn)

系統(tǒng)采用圖形化組件設計方法，其中方案定制驗收模塊是整個系統(tǒng)的核心，主要完成檢查方案的定制和地圖數(shù)據(jù)的檢查驗收。如圖1所示，該模塊的運行界面包括四部分：主工具面板、菜單控制面板、工作視圖、注釋顯示窗口，主工具面板列出了各種可用的檢查規(guī)則、模型和方案列表;菜單控制面板包含系統(tǒng)的功能菜單;工作視圖用于制作模型和擴展規(guī)則;注釋顯示窗口顯示各種規(guī)則和模型名稱、實現(xiàn)功能和輸出結果等。錯誤輸出和定位模塊主要功能是格式化輸出檢查到的錯誤信息，并以動態(tài)可視化方式顯示在視圖窗口中，用戶可進行地圖操作、屬性查詢、自定義標注、距離面積量測等，以便用戶及時發(fā)現(xiàn)和改正錯誤。

參考文獻：

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