房屋建筑調查數據質檢軟件設計

王忠芳

(江蘇省基礎地理信息中心，江蘇 南京 210013)

0 引言

房屋建筑是與人民生命財產安全關系最為密切的承災體。根據“全國自然災害綜合風險普查”的整體部署，針對我國當前房屋建筑存量底數不清、抗震設防整體狀況不明的現狀，各地有序開展了全國自然災害綜合風險普查中的城鎮房屋建筑承災體調查工作。房屋建筑調查成果對于住建部門掌握房屋建筑底數和隱患情況至關重要；房屋建筑數據作為自然災害綜合風險評估工作中的承災體因素，數據質量的優劣直接影響了成果應用效果，直接關系到政府部門在自然災害防治方面宏觀決策的正確性。因此，做好房屋建筑調查數據的質量檢查，對于住建部門掌握清晰的建筑底數和隱患情況以及應急部門科學開展評估工作，獲得準確的評估結果意義重大。

在房屋建筑調查數據質檢中，常規方法是人工質檢和國家質檢軟件質檢相結合。人工質檢盡管可以檢查出一些特殊性的問題，但是在檢查內容、效率、成本等方面存在多種不足，例如沒有建立規范的檢查規則、沒有形成統一的檢查流程、人力成本過高等；國家質檢軟件只能對字段是否必填、合法性及圖形拓撲關系等進行檢查，缺少字段邏輯一致性、空間一致性、時間一致性檢查和規范性檢查。本文基于FME中豐富的數據轉換工具[1-2]，制定質檢規則集[3]，建立檢查流程模型[4]，設計房屋建筑調查數據質檢軟件[5-6]，能夠增加質檢內容，提高質檢效率，降低人力成本，取得事半功倍的效果。

1 背景與目標

1.1 調查數據介紹

房屋建筑調查數據是承災體調查的數據集之一，保存了各地房屋建筑的基本信息、建筑信息、抗震設防信息、房屋照片和圖形信息。

房屋建筑調查信息包括：基本信息、建筑信息、抗震設防信息、房屋照片和圖形信息。基本信息包括：所屬行政區劃、房屋類別、建筑名稱、小區名稱(城鎮住宅)、建筑地址、戶數(城鎮住宅建筑)、單位名稱(非住宅建筑)、產權單位、是否進行產權登記、戶主姓名(農村住宅)等。建筑信息包括：建筑層數、建筑面積、建筑高度、建造時間/年代、結構類型、房屋用途(非住宅建筑)、是否采用減隔震、是否為保護性建筑、是否專業設計建造、安全鑒定情況(農村房屋)等。抗震設防信息包括：變形損傷、改造情況、抗震加固情況、物業管理情況。房屋照片包括：現場照片、抗震措施照片、變形損傷照片。房屋圖形為建筑基底的空間范圍。

1.2 質檢內容介紹

通過對城鎮、農村房屋建筑調查技術導則和國家級、省級調查數據成果質檢核查指南等標準以及各類房屋建筑調查技術規定進行分析，結合房屋建筑調查數據特點，質量檢查分為屬性檢查和拓撲關系檢查。

屬性檢查內容分為完整性、規范性、一致性、準確性檢查4類。

(1)完整性。完整性指調查數據填寫的完整性。一是指與調查區域工作底圖比照，保證所調查區域的建筑物無遺漏，對于現場發現不屬于應調查建筑物但工作底圖中包括的圖斑對象，以及歸屬于無法提供數據的管理主體的建筑，經審核同意后可不調查；二是與信息采集表內容比照，保證所調查建筑物的調查數據資料不缺項；三是檢查填報數據是否符合必填、選填、條件必填等要求。

(2)規范性。規范性指數據格式規范性和數據內容規范性。填報數據的要求應符合相關數據格式，包括填報指標數據類型是否符合要求(如字符型、數值型、整型、浮點型、日期型)，字符長度、精度、選項個數的規范性(如單選、多選、選項個數)，數據內容應具有實際含義，不應為無效內容(如單位/小區名稱、建筑名稱不能為“未申報”“待調查”)等。

(3)一致性。上傳的內容及照片與調查對象一致。一致性分為邏輯一致性、空間一致性、時間一致性。邏輯一致性包括填報指標選項間邏輯關系約束、填報指標間邏輯關系、調查表間邏輯關系等；空間一致性包括填報地址、位置與實際情況是否一致等；時間一致性包括填報時間與事實一致性、填報時間的范圍等。

(4)準確性。準確性指數據內容的準確性。填報數據應與現場實際情況符合，表示準確的房屋信息，包括單位/小區名稱、建筑名稱的描述應準確，房屋結構類型應符合實際，房屋抗震設防情況應填報準確，與鑒定報告中的信息保持一致。

經過對數據質檢內容進行分析取舍，質檢軟件應包含完整性、規范性、一致性檢查，去掉準確性是因為此項需要結合現場調查情況判斷，軟件不易檢查。

拓撲檢查分為面面相交/重疊、面自相交、面多部件檢查3類。

(1)面面相交/重疊，指不同房屋的圖形不能相交或重疊。

(2)面自相交，指單棟房屋的圖形不能存在自相交。

(3)面多部件，指單棟房屋的圖形不能存在多部件。

1.3 質檢軟件目標

房屋建筑調查數據質檢軟件的設計主要是依據《城鎮房屋建筑調查技術導則》《農村房屋建筑調查技術導則》《第一次全國自然災害綜合風險普查房屋建筑調查數據成果質檢核查指南》《江蘇省城鎮和農村房屋建筑調查(質檢核查技術要點)》等標準，進行規范化的檢查模板庫設計，定義豐富多樣的檢查規則集，形成具有定制性、擴展性的檢查模板。利用不同的檢查模板，從屬性完整性、規范性、邏輯一致性、空間一致性、時間一致性及拓撲關系等方面進行軟件設計，實現數據智能讀取、批量檢查、問題報表輸出等功能，從而輔助房屋建筑調查數據質檢工作。

2 總體思路和技術流程

2.1 總體思路

質檢軟件基于FME中豐富的數據轉換工具，結合空間拓撲關系分析模型和屬性信息規則集，然后封裝數據讀取、屬性檢查、拓撲關系檢查、統計報表等功能，依據房屋建筑調查數據質檢的實際需求，構建質量檢查的工作流程和操作界面，形成質檢軟件，助力房屋建筑調查數據質量檢查。

2.2 技術路線

根據房屋建筑調查數據質檢軟件的功能需求，質檢軟件的技術路線,如圖1所示。

圖1 技術路線

質檢軟件依據相關標準，細分房屋建筑調查數據質檢的檢查模塊，定義各模塊的檢查內容和檢查方式，通過設置屬性規則集、空間拓撲關系等內容，確定檢查規則。在成熟框架下，開發質檢服務接口，包含數據讀取、屬性檢查、拓撲關系檢查、統計報表等服務接口，并在上述接口基礎上組裝質檢工作中常用的文件命名、屬性規則(完整性、規范性、一致性等規則)檢查、空間拓撲關系(相交、重疊、自相交、多部件等)檢查、統計報表輸出等功能。

3 功能設計

3.1 綜合管理

軟件實現待檢查數據輸入目錄設置、檢查結果輸出目錄設置，選擇定制檢查模板；實現屬性數據和拓撲關系的批量檢查；實現檢查問題報表批量導出。

3.2 屬性檢查

3.2.1 完整性檢查

軟件實現房屋建筑調查數據屬性的完整性檢查。通過對標準和技術規定進行分析，對屬性完整性要求進行梳理，包括必填項、條件必填項、選填項：房屋類別、建筑名稱、層數、建筑面積、建筑高度、結構類型等為必填項，不需調查原因、建筑用途、有無物業管理等為條件必填項，產權單位、二級結構類型、抗震構造措施等為選填項。根據要求建立了屬性完整性規則集，部分規則集詳情如表1所示。對于不符合質檢規則的數據，進行標記，并備注修改意見。

表1 屬性完整性檢查規則集

3.2.2 規范性檢查

軟件實現房屋建筑調查數據屬性的規范性檢查。通過對標準和技術規定進行分析，對屬性規范性要求進行梳理，包含數據格式規范性和數據內容規范性：小區名稱、單位名稱、戶主姓名為字符型，建筑面積應為小數兩位的浮點型，層數應為整型等數據格式要求；單位名稱、小區名稱、建筑名稱不能為“未申報”“待調查”“無”等無效內容，地上層數應大于0，建筑高度應大于地上層數的2.2倍且小于地上層數的6倍，城鎮住宅的套數不應為0，建筑地址的路、號、棟、組不能為“未調查”或“待調查”等無效內容，結尾的路、街、巷、棟、幢、組字不需填寫等數據內容要求。根據要求建立了屬性規范性規則集，部分規則集詳情如表2所示。對于不符合質檢規則的問題數據，進行標記，并備注修改意見。

表2 屬性規范性檢查規則集

3.2.3 一致性檢查

軟件實現房屋建筑調查數據屬性的一致性檢查。通過對標準和技術規定進行分析，對屬性一致性要求進行梳理，包括邏輯一致性、空間一致性、時間一致性：單位名稱、小區名稱、建筑名稱與房屋類別一致，套數應與名稱一致，是否產權登記應與產權單位一致，產權單位不能為人名等邏輯一致性要求；建筑地址不應為調查對象所在行政區以外的地址等空間一致性要求；建造年代或建造時間不應為2020.12.31以后的年份或日期等時間一致性要求。根據要求建立了屬性一致性規則集，部分規則集詳情如表3所示。對于不符合質檢規則的數據，進行標記，并備注修改意見。

表3 屬性一致性檢查規則集

3.3 拓撲檢查

拓撲關系檢查功能通過FME中豐富的轉換器實現房屋圖形與房屋圖形是否相交/重疊、房屋圖形是否自相交、房屋圖形是否為多部件的檢查。

房屋圖形與房屋圖形是否相交/重疊的檢查，通過FME中的pythoncallor轉換器直接調用arcpy的arcpy.Intersect_analysis()函數，來判斷圖形與圖形之間是否重疊相交。

房屋圖形是否自相交的檢查，通過FME檢查拓撲的轉換器GeometryValidator設置自相交選項，判斷圖形是否存在自相交。

房屋圖形是否為多部件的檢查，通過FME檢查拓撲的轉換器GeometryValidator設置多部件選項，判斷圖形是否為多部件。

房屋建筑調查數據拓撲關系檢查中建立的檢查規則集如表4所示。

表4 拓撲關系檢查規則集

3.4 統計報表

根據不同房屋信息指標對后期承災體評估的重要性，以及農房建設管理工作摸清底數的需求，住建部將房屋信息劃分為核心信息、重要信息和一般信息。因此，按不同房屋信息錯誤將問題重要性等級劃分為很嚴重、嚴重、一般。

質檢軟件實現按照房屋類型、問題類型、問題重要性等級的分類統計。同時可提供兩種形式的質檢結果：一是矢量質檢結果，二是質檢問題統計報表。

矢量質檢結果能夠實現快速定位至問題房屋位置，結合相關問題描述，進行人機交互修改。

質檢問題統計報表則以表格的形式直觀地展示問題數據的房屋編號、房屋類型、問題類型、重要性等級、修改建議等，可根據該報表掌握已質檢房屋建筑調查數據的整體質量情況。房屋質檢問題報表模板如表5所示。

表5 房屋質檢問題報表模板

4 結語

本文圍繞房屋建筑調查數據質檢軟件，從綜合管理、屬性檢查、拓撲檢查、統計報表等方面進行設計，描述檢查內容、檢查規則、檢查模板等的快速定制以及如何實現數據智能讀取、快速檢查、報表輸出等功能，為房屋建筑調查數據質量檢查工作提供工作思路和方法。

對于房屋建筑調查數據屬性完整性、規范性、一致性、拓撲關系等方面的問題能夠通過軟件質檢進行批量檢查，提高了質檢效率，減輕了質檢人員負擔，可以把精力放在軟件質檢無法檢查出的問題方面，主要是數據準確性的檢查，同時為普查成果順利通過市級、省級、部級核查打下堅實基礎。