基礎地理更新數據成果質量檢驗系統研究及應用

徐新超 張德德 孫環

（河南省計量測試科學研究院，河南 鄭州 450000）

1 引言

信息化社會，基礎測繪產品從單一提供地圖類產品向提供地理信息服務轉變，智慧地球、低碳經濟、物聯網等社會熱點和國家民生對基礎測繪產品提出新的需求，圍繞這些領域衍生出的基礎測繪地理信息產品呈現多樣化特征，現在測繪生產的數據越來越多地面對地理信息系統（GIS），數據的圖面信息比較容易檢查，而GIS 數據采集的信息遠遠多于圖面所表達的信息；隱藏在圖面信息外的邏輯性、規則性錯誤不易用肉眼來分辨[1]。基礎地理更新數據作為基礎測繪的主要產品之一，在城市規劃、交通運輸、資源管理、環境監測等多個領域具有廣泛應用。而數據質量的好壞直接影響地理信息的應用效果和精度。目前，針對這類數字測繪成果，有一些商用及自編檢查軟件，但是在產品種類覆蓋完整性、功能全面性方面均存在明顯不足，缺乏包含成果質量檢驗和質量評價的整體統一[2]。此外，河南省在基礎測繪產品檢驗軟件的開發上目前是空白，大量檢驗工作采用傳統的人工比對檢查，或者專項軟件購置，工作效率低，檢驗檢測成本高。

因此，研究和應用基礎地理更新數據成果質量檢驗系統具有重要的實際意義。將檢驗過程流程化、結果規范化，形成科學有效的基礎地理更新數據質量檢驗方案，可以有效處理數據更新過程中的質量問題，提高數據的價值和應用效果，為各行各業提供更可靠的地理信息支持。通過提高數據質量管理水平，保障基礎地理信息數據的可信度和可用性，進一步提升測繪地理信息服務質量，推動測繪地理信息行業的健康發展。

2 質檢業務流程

基礎地理更新數據成果的質量檢驗需要按照檢查驗收標準流程進行，參考《測繪成果質量檢查與驗收》（GB/T 24356—2023）、《數字測繪成果質量檢查與驗收》（GB/T 18316—2008）及其他相關標準文件[3,4]，實現項目成果檢驗中的質量元素檢查、樣本質量評分、批成果判定、質量評定和質檢報告等工作。

質檢業務流程為 ：（1）質檢機構接收項目委托檢驗單，對項目進行登記 ；（2）抽取樣本，對批成果進行抽樣 ；（3）根據質量檢查與驗收的相關國家標準，對樣本進行質量檢驗，包括內業檢查和外業檢查；（4）對樣本進行各質量元素評分、樣本質量評分及等級評定；（5）匯總樣本質量統計表，編寫質檢報告[5]，具體流程如圖1 所示。

圖1 質檢業務流程

3 系統設計及實現

3.1 系統總體設計

基礎地理更新數據成果質量檢驗系統架構設計一般既要滿足當前實際需要，又要適應長遠的發展需求。為了確保系統建設達到一定目標，在系統設計時應該遵循實用性、先進性、標準性、靈活性及可擴展性原則。系統主要采用C/S 架構，在Windows 環境下，構建系統平臺，利用C++、VBScript 等編程語言開發，后臺使用Microsoft Access 數據庫支撐，在國家標準及規定的基礎上制定檢查項，從而提供從自動檢查、人機交互檢查到質量評價的完整數據質量檢驗評價系統。系統總體框架如圖2 所示。

圖2 總體框架

3.2 系統功能實現

根據基礎地理更新數據成果質量檢驗的特點和需求，將系統分為基礎管理功能模塊、檢查方案配置模塊、圖形數據檢查模塊、精度檢查評定模塊、質量評分模塊和質檢報告輸出模塊。

（1）基礎管理功能

該模塊能夠實現對送檢項目的基礎操作，包括文件管理、視圖管理、數據編輯等基本功能。文件管理實現項目檢驗的新建、保存及EDB、DWG、MDB 等多種數據格式的加載；視圖管理實現對地圖的基本瀏覽操作，包括地圖放大、縮小、漫游、界面窗口控制等功能 ；數據編輯實現對矢量數據的簡單編輯，繪制點、線、面，屬性字段的更新及賦值等。

（2）檢查方案配置

根據數據質檢需求，支持各種比例尺數據檢查方案定制，方案內質量元素、質量子元素、檢查項均可定制；基于模板控制的檢查規則設置，把各種規范、標準數字化到模板中，只要保證模板正確，就能確保檢查結果正確，并能夠實現自動檢查，無需過多人工干預[6]。

（3）圖形數據檢查

采用自動檢查和人機交互檢查相結合的方式，實現基礎地理更新數據成果檢查，主要包括矢量數據和影像數據檢查。其中，矢量數據檢查包括圖形基本屬性檢查、數據空間邏輯檢查、幾何異常檢查、拓撲檢查、圖面檢查、一致性檢查、接邊檢查等；影像數據檢查包括坐標投影、空間參考信息、文件格式及命名、影像完整性、數據分辨率、影像清晰度、色彩模式等。所有檢查都會記錄，并形成檢查列表，可定位。另外，人機交互檢查模式還支持點、線、面等多種標記方式。

（4）精度檢查評定

該模塊實現外業精度檢測數據的導入，自動匹配原始地物點位，自動計算平面精度中誤差、高程精度中誤差、間距精度中誤差等數學精度，導出精度評定統計表。

（5）質量評分

根據實際需要，系統實現質檢進度控制列表功能，所有的檢查項在進度控制列表中都有記錄，檢查過程中，質檢人員可以在進度列表中標記“已完成”項；然后依次對數據進行檢查，記錄檢查過程中發現的每個問題及其錯漏類型。只有所有的檢查項都標記完成，才能提交及評分。單位成果質量評分和樣本質量評定根據國家標準《測繪成果質量檢查與驗收》執行，自動統計所有已完成檢查的質量元素得分，采用加權平均法計算單位成果質量得分，并進行樣本質量評定[7]。

（6）質檢報告輸出

實現質量檢驗報告模板的設計，可以編輯、靈活調整，按照標準規范的樣本生成驗收報告，客觀質量統計表格直接由系統自動生成，文字化的描述則由檢驗人員編輯，系統還可以自動生成包含所有樣本的質量統計報告單。

4 系統特點

（1）自動化功能程度高。系統在各個模塊及各質檢流程的設定，都盡量通過自動化完成，比如數據精度的自動匹配及計算、圖形數據的拓撲檢查、基本屬性內容檢查、單位成果質量評分計算、樣本質量的評定、檢驗報告的編寫及導出等，都能夠通過系統自動化實現[8]，節省了人力成本和時間。

（2）基于信息映射機制的數據轉換。在模板中設置了基本數據單元的對應關系，可以是一對一，也可以是多對一或一對多。為了實現跨平臺、異構系統之間的數據轉換，不同信息之間可通過打散、拆分及重組等方式實現[9,10]，這樣使得系統可以對不同數據格式的基礎地理更新成果進行質檢。

（3）具備大數據處理能力，精度高。系統能夠按照國家和行業標準檢驗處理大量數據，精確識別數據中的錯誤，并對數據進行快速質量檢驗，提高了效率和數據處理能力，確保了數據的一致性和規范性。

（4）功能擴展方便。系統在搭建框架時采用模塊化的設計思想，以后再增加其他功能或系統升級更加容易。

5 實例分析

5.1 研究區概況

開封市1∶10000 基礎地理信息更新項目涉及覆蓋開封市的四縣五區，批量成果為DLG 分幅制圖數據155 幅、庫數據及相應的附件資料等。項目的生產主要采用修測更新，把上輪更新的DLG 數據與本輪規定使用的正射影像進行套合，利用EPS AMapV2.0 基礎測繪信息采集與自動化成圖系統對變化、新增的地物進行采集，制作工作底圖。外業人員利用工作底圖進行實地核查、調繪，內業人員依據技術設計要求，對外業調繪成果進行編輯、處理，輸出符合要求的建庫數據及制圖數據等。

5.2 檢驗過程

（1）抽樣情況

根據檢查與驗收相關國家標準規定，采用分層隨機抽樣的方式，從155 幅批成果中抽取樣本，隨機抽取13 幅1∶10000 DLG 數據，并提取成果的庫數據、技術設計書、技術總結、檢查報告、結合表等資料。

（2）檢驗內容及指標

本項目檢驗的內容包括數學精度、數據及結構正確性、地理精度、整飾質量和附件質量五個質量元素。各質量元素的檢查內容及權重如表1 所示。

表1 質量元素檢查內容及權重

檢查各質量元素，依據重要程度、錯漏的嚴重程度可劃分為嚴重錯漏（A 類）、次嚴重錯漏（B 類）、一般錯漏（C 類）和輕微錯漏（D 類）。除數學精度按照檢測計算的平面中誤差、高程中誤差值得出相應精度得分，其他質量元素通過統計出現的A、B、C、D 四類錯漏個數計算得分，具體的錯漏問題可參考測繪成果質量檢查與驗收標準。

（3）確定檢驗方法及實施

根據檢驗內容和質量指標，基于研究開發的基礎地理更新數據成果質量檢驗系統，采用自動化檢驗與人工核查相結合的方式對本項目進行檢查驗收，五個質量元素的數據檢查模塊如圖3 所示。

按照檢驗流程，首先對樣本進行自動化檢驗，主要是對數據的結構檢查、數學精度檢查、拓撲檢查、屬性檢查和接邊檢查。

數據結構檢查包括文件命名、數據格式、幾何類型、要素分層等；數學精度檢查包括空間參考檢查、檢測點平面精度和高程精度 ；拓撲檢查包括重疊點線、線段自相交、懸掛點檢查、偽節點檢查、各層面是否交叉、面包含和面縫隙等；屬性檢查包括屬性完整性、各要素關鍵屬性正確性、注記與屬性匹配檢查；接邊檢查包括圖幅內接邊和圖幅間接邊檢查。

然后，通過人工核查方式， 依據系統輔助標注功能，對地理要素、圖面表示和文檔資料進行檢查，主要檢查地理要素是否完整、 要素間關系、圖形綜合取舍、符號及注記配置，圖面地物表示是否合理和文檔資料規范性等。人工核查支持點、線、面等多種標記方式，可將檢查的錯誤說明進行標注。

當所有檢查項完成后，錯誤記錄及錯誤數量等檢查結果可輸出為DWG、SHP、TXT 等多種格式。

5.3 檢驗結果

根據項目各質量元素檢查的情況，系統自動統計所有已完成檢查的質量元素得分，并根據加權平均法的方式計算樣本質量得分，樣本質量統計如表2 所示。綜合分析可知，開封市1∶10000 基礎地理信息更新項目符合技術設計指標要求，此項目的質量等級評定為良品級。

表2 樣本質量統計

5.4 應用分析

系統目前已經部署在河南省測繪產品質量監督檢驗中心，并在河南省多個基礎地理信息更新項目中投入使用。 經實例分析表明，系統質量檢驗功能實用性強，質量評價準確可靠，自動化程度高，輸出檢驗報告規范、符合檢驗標準要求，不僅極大縮短了質檢時間，還節省了大量質檢成本，保證了數據成果的質量要求。

本系統將基礎地理更新數據成果檢驗工作轉變為可操作的電腦應用軟件，能夠有效提高測繪質檢工作人員的工作效率，滿足測繪質檢的工作要求。

6 結束語

本文實現了基礎地理更新數據成果質量檢驗系統，該系統操作簡便、實用，界面友好，集成基礎管理功能、檢查方案配置、圖形數據檢查、精度檢查評定、質量評分和質檢報告輸出等功能，實現了測繪成果檢驗工作的流程化和智能化。結合參與的測繪地理信息成果檢驗工作，將此系統成功應用到河南省多個基礎地理更新數據成果檢驗的項目驗收工作中，極大提高了工作效率，而且實用性強，具有廣闊的推廣應用價值。