基础地理信息质量检查软件数据库设计_赵裴.pdf

2023年8期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application基础地理信息质量检查软件数据库设计赵裴1，赵刘飞1，吴芳华2，张龙星1，王磊2，康栋1（1.西安航天天绘数据技术有限公司，西安 710199；2.西安测绘研究所，西安 710054）当前越来越多的行业采用基础地理信息空间数据作为行业决策制定的依据，其数据质量的好坏直接决定着决策的正确性与可靠性1。20 世纪国内多采用人工检查的方式对基础地理信息数据进行检查，这种检查方法费时费力且对作业员经验要求较高，无法保证检查标准的一致性和准确性2。21 世纪初期，中国解放军信息工程大学率先开发出国内首款基础地理信息数据质量检查软件 MapCheck，该软件针对矢量地图数据进行了包括控制精度检查、几何精度检查及文件形式检查等 11 类检查项，开辟了基础地理信息空间数据计算机自动检查的先河3。地理信息产业近二十年的蓬勃发展涌现了一大批优秀质检软件，但这些软件多基于数据库集成化设计4-5，每次更改都需要修改底层代码，这使得软件更新极为不便，严重制约了基础地理信息数据质量检查软件的更新与发展。本文提出了一种全新的基础地理信息数据质量检查软件的数据库结构，将基础地理信息质量检查软件数据库拆分为算法库、模型库、模板库及规则库，各数据库中基本单元遵循国家标准6-11，在进行数据质量检查时，各数据库之间以并行插件的形式统一调用但互不影响，极大地增加了数据库的可维护性与扩展性。1数据库设计1.1模型库设计模型被用来以数据化的方式来表达各类质量缺陷，模型的作用就是表达各类质量缺陷识别概念性质，对研究对象进行必要时的建模，并用适当的规则把它的主要特征描述出来。基础地理信息数据质量检查模型主要是用数学语言描述的一类模型，定性或者定量的描述缺陷识别的概念、规则和方法；面对矢量地图、DEM 数据产品的质量特征，通过各种质量元素、缺陷类型、检查要求共同作用形成的数据质量评价模型，主要有缺陷扣分模型和图幅评分模型 2 种12。1.1.1缺陷扣分模型以幅为单位对基础地理信息数据进行缺陷扣分评价，扣分表见表 1。第一作者简介：赵裴（1987-），女，硕士，高级工程师。研究方向为地理信息系统应用。摘要：该文提出一种全新的基础地理信息数据质量检查软件数据库设计方案，方案摒弃集中式的数据库设计，将数据库分为模型库、模板库、算法库和规则库，4 种数据库在质检软件中并行存在且可以灵活组合，能够应对不同种类数据的质检需求，极大地提高了软件的质检效率、扩展性和可维护性，可为基础地理信息数据质量检查软件设计提供参考。关键词：软件设计；质量检查；基础地理信息数据；评价模型；数据库结构中图分类号：P208文献标志码：A文章编号：2095-2945（2023）08-0108-05Abstract:This paper puts forward a new database design scheme of basic geographic information data quality inspectionsoftware,which abandons the centralized database design and divides the database into model base,template base,algorithm baseand rule base.The four kinds of databases exist in parallel and can be flexibly combined in the quality inspection software,whichcan meet the quality inspection needs of different kinds of data,and greatly improve the quality inspection efficiency,expansibilityand maintainability of the software.It can provide reference for the software design of quality inspection of basic geographicinformation data.Keywords:software design;quality inspection;basic geographic information data;evaluation model;database structureDOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.08.025108-设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application2023年8期表1缺陷扣分表根据缺陷值、缺陷个数、带权求和的计算公式统计产品质量分数，公式如下M=100-（12n1）P1+（4n2）P2+（1n3）P3，（1）式中：M 为单位产品质量得分；P1为重缺陷质量特性权；P2为次重缺陷质量特性权；P3为轻缺陷质量特性权；n1为单位产品中重缺陷个数；n2为单位产品中次重缺陷个数；n3为单位产品中轻缺陷个数。产品质量实行优级品、良级品、合格品和不合格品四级评定制。优级品：M=90100 分；良级品：M=7589分；合格品：M=6074 分；不合格品：M=059 分。1.1.2图幅评分模型将图幅错误类型分为 A 类错漏、B 类错漏和 C 类错漏 3 个等级，图幅质量满分为 100 分，按照质量子元素缺陷分类的对应分值采取减分计分制计分，减分累计不能超过该检查项的分值，即得分最低为 0 分，不能为负数。图幅缺陷以人工抽样验收确认结果为准，以目标数作为区分图幅难易程度的标准，单位成果质量得分按式（2）计算。其中严重缺陷作为数据质量因素的固定指标，与图幅难易程度无关。S=100-41a1+40t（a2Nr2+a3Nr3），（2）式中：S 为单位成果质量得分；a1为 A 类错漏个数；a2为 B 类错漏个数；a3为 C 类错漏个数；r2为 B 类错漏合格错误率，通常取 0.2%；r3为 C 类错漏合格错误率，通常取 0.8%；t 为比例尺调整系数；N 为基础地理信息数据要素总数，以实际要素总数计算。1.2规则库设计基础规则一般是指数据的本质特征，是通过沉淀、抽象和总结多类型、多格式、多尺度数据的内在逻辑关系而形成的。规则库包括空间关系规则、拓扑关系规则及冲突关系规则等。内容覆盖矢量地图数据、数字高程模型数据等基础地理信息产品质量检查所需的全部规则。1.2.1完整性检查规则数据完整性是指地理数据在范围、内容及结构等方面的完整度，完整性检查规则的检查内容有：图幅文件完整性检查，检查图幅文件是否有缺失、重复或名称错误；图层完整性检查，图层目录是否符合国家规范，图层是否有缺失或重复；文件内容完整性检查；文件属性记录项完整性检查。1.2.2逻辑一致性规则逻辑一致性规则包括属性值与属性项的检查，其检查内容主要有：检查居民地层、交通层要素的行政区划代码与境界层的一致性；国道编号检查，国道编号与国道名称不符；省道编号检查，省道编号与省道名称不符；车站编号检查，车站编号与车站名称不符；交通层地名相同属性不同检查，交通层名称相同，只检查连贯性、主编号；交通层道路编号首位与编码匹配检查，建通层道路编号首位与编码匹配检查，G、S、X 对应相应编码；检查居民地层、交通层要素的行政区划代码与境界层的一致性；前六位河流代码检查，只检查注记一致但河流代码前六位不一致的部分；深度值与危险值一致性检查，深度值与危险级别不一致则报错。1.2.3属性规则属性检查是指对矢量地图数据要素的属性信息进行的检查，多项要素自身属性信息的检查，具体检查内容有：铁路名称代码检查，用模板检查铁路名称的正确性；国省道代码检查，与国省道模板比对检查合理性，具体要用人机交互检查；公路里程检查，属性里程和实际要素长度的差超出检查指标的则报错；桥梁属性检查，检查桥梁属性是否输入全面，如桥长、桥宽、载重吨数等属性；桥长差检查，线状桥梁实际桥长与属性桥长超过检查指标，实际桥长超出检查阈值范围则报错；居民地行政区划代码检查，全国 110 000地形图改化工程作业细则对检查要素的补充完善；属性缺省值格式检查，交换格式缺省的字符属性项不为 NULL，如果为其他缺省值或无缺省值则报错；街道名称检查，街道名称含有“-”或高速等字符；地名相同检查，检查注记文件中相同的注记并列出相同注记个数；线要素图形特征代码不为 LS，除等高线以外，线要素的图形特征代码要求为 LS；11O线要素误输入高程检查，不应输入高程值的线状要素例如高程，输入则报错；12O高程缺省值为 0 检查，高程缺省为 NULL或-32767 报错；13O公路宽度为 0 检查，公路宽度属性为 0 则报错；14O水深数值小数位数正确性检查，水深数值小数位数超限则不合理，以 31 m 为界限；15O国道与省道编号检查，检查国道与省道编号是否为空，首字母严重缺陷 重缺陷 次重缺陷 轻缺陷 42 12 4 1 109-2023年8期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application是否符合规范，不符合规范则报错；16O桥梁、隧道编号检查，国道省道上桥梁、隧道编号与所在道路编号一致，不一致则报错；17O测控点理论坐标检查，检查测量控制点理论坐标是否为空，如果测控坐标为空则报错；18O深水区水深值超限检查，深度区水深值不在阈值范围内则报错；19O通航性质检查，水域陆地层要素通航性质不为缺省值（0 或 NULL）且不在编码模板中则报错。1.2.4表征质量规则表征质量检查是指对矢量地图数据要素的实际合理信息进行的检查，多指要素属性信息显示符合实际情况的检查。具体检查内容有：公路互相交检查，端点限差在 0.1 mm 内认为合理；线目标长度检查，线目标表示的图上实际长度是否达到标准；等高线自动检查，用网格法检查等高线的正确性；伪节点检查，检查节点是否为伪节点；最小山头检查，检查山头的最小面积是否小于规定限差；最小面积检查，检查面要素的最小面积是否小于规定限定差；居民地指针检查，不挂指针则报错；面边线指针检查，要查的边线挂指针报错；等高线连贯性检查，检查等高线是否连续且编码与高程相同；等深线连贯性检查，等深线首末点的距离坐标是否在范围内；11O曲线两点距离过大检查，曲线目标两点间距超出检查指标则报错；12O指针对应文字说明检查，检查指针对应的注记文件；13O角度异常检测，线目标坐标间不应出现尖角；14O等深线互相交，断电限差在 0.1 mm 内认为合理；15O要素重复检查，检查点、线、面目标是否重复；16O图边强制闭合线的检查，线要素到图边距离应在限差范围内且闭环；17O注记重复检查，检查两注记名称、编码、定位坐标是否完全相同。1.2.5空间关系规则空间关系规则检查是指对矢量地图数据要素的几何空间关系信息进行的检查，多项要素自身空间信息和相邻要素几何空间关系信息的检查。具体检查内容有：要素落水检查，检查要素是否在水中；水域面入植被面检查，水域不能入植被面；线要素非法进入面区域，公路进入面居民地超过限差则报错；线状桥落水检查，线状桥梁有一端点在水中则报错；点与线相交检查，点状目标是否落在线目标上，如：公路桥应位于公路线上；工农业层面要素落于居民地层面要素检查，限制工农业要素落入居民地，落入则报错；河宽水深点检查，河宽水深点不在单线河上则报错。1.2.6拓扑关系规则拓扑关系检查实质上是检查点、线、面目标与其组成弧段、节点、坐标之间的相交、链接、连通和包含关系，具体包括线拓扑关系检查和面拓扑关系检查。拓扑关系检查是空间分析和网络分析的基础。拓扑质量检查项主要包括自相交、打折、悬挂点、拓扑面、悬挂线、地物重叠和两线相交。自相交检查，检查折线或曲线自身存在交点的情况；打折检查，检查线要素是否存在 2 个连