（地图学与地理信息系统专业论文）空间数据质量检查系统设计与实现.pdf

福建师范大学陈洋硕士学位论文 叮卅1，钆 一j - k j 一 摘要 a b s t r a c t 1 1 1 11 1i lli i i ii ii i i i i il 18 0 6 5 0 3 s p a t i a ld a t ai si n d i s p e n s a b l ec o m p o n e n tf o rg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s ( g i s ) ， a n di t sq u a l i t yg r e a t l yi m p a c t sa n dr e s t r i c t su s a b i l i t yf o rg i s t of u r n i s hs a t i s f i e ds p a t i a l d a t af o rg i su s e r si so n eo ft h ei m p o r t a n tr o l e si ng i sc o n s t r u c t i o n s s p a t i a ld a t a sq u a l i t yc o n t r o li sf o ri t sf e a t u r e ，w h i c hm a i n l yi n v o l v e sd a t ai n t e g r i t y 、 d a t al o g i cc o n s i s t e n c y 、d a t ap r e c i s i o n 、d a t a 刮 臼曲u 6 0 np r e c i s i o n 、d a t at i m ep r 够i s i o na n d s o m ei n s t r u c t i o n so nd a t a s p a t i a ld a mq u a l i t yi n s p e c t i o nu s 髑as e r i e so fv a l i dw a y st o i n s p e c ts p a t i a ld a t aq u a l i t ys oa st og u a r a n t e ed a m sq u a l i t y t r a d i t i o n a ld a t aq u a l i t yi n s p e c t i o nl a r g e l yi n c l u d e sm a n u a li n s p e c t i o n , a n dm a n y s h o r t c o m i n g se x i s ti ni n s p e c t i o nw a y s 、i n s p e c t i o nc o n t e n t 、i n s p e c t i o ns p e n d i n g 、i n s p e c t i o n e f f i c i e n c y , i n s p e c t i o nr e s u l t si si n f o r m a l 、f a l s ea n dl o w l y - e f f e c t i v e i nc u r r e n ts o c i e t y 、析也 i n c r e a s i n gd i g i tp r o d u c t s ，t h em e t h o dw i l lb ew a s h e do u to fm a i n s t r e a mi n s p e c t i o nm e a l 娼 k i t s t h ea d v e n to fd i g i ti m 删o ns o f t w a r ew h i c hc o l l e c t s4 dp r o d u c t s ，t h er e s e a r c ht a s k i nt h i sp a p e rb a s e so nt h i sb a c k g r o u n dt od e v e l o p ，w h i c hi sa sf o l l o w s ： 1 i n t r o d u c 2 sb a s i cg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o nd i g i tp r o d u c tq u a l i t yi n s p e c t i o ns y s t e m s r e s e a r c hs e n s e ，r e s e a r c ha c t u a l i t y , r e s e a r c hp u r p o s e ，r e s e a r c hc o n t e n t , i n s p e c i i o nm e t h o d s a n dt e c h n i q u er o u t e 2 i n t r o d u c e st h eb a s i cg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o nd i g i tp r o a u = d a t ai n s p i 刚o nr u l e s ， q u a l i t yi n s p e c t i o n sr e l a t i v es t a n d a r da n di n s p e c t i o nc o n t e n t 3 p r e s e n t st h es y s t e m sa n a l y s i sm e t h o d , a n dg i v e sf u l li n t r o d u c t i o nf o rt h es y s t e m s d e s i g nr u l ea n dd e v e l o pp l a t f o r m ，d e v e l o pm e a n sa n ds y s t e m sf l - a m e 4 p a r t i c u l a r l yd i s c u s st h et e c h n i q u eu s i n gi n t h es y s t e m , i n v o l v e s ：i n s p e c t i o n s t a n d a r d sa n dd a t a b a s ed e s i g n , b o r d e r - m e c 晚i n g 证s p 慨馗t e c h n i q u e s 5 d i s p l a yt h es y s t e m 3s o m ef u n c t i o nr e a l i z a t i o n se f f e c t i v eg r a p h , a n dg i v es o m e r e l a t i v ei l l u s t r a t i o n s t h ep a p e rs u m m a r i z e st h et a s k sm a i nc o n c l u s i o na n ds t a t e ss o m ee x i s t i n gs h o r t a g e ， p r o s p e c ts o m ec e r t a i nf u r t h c rr e s e a r c hw o r k k e y w o r d s ：s p a t i a ld a t a ，q u a l i t yo fd a t a ，3 dp r o d u c t s ，q u a l i t yc h e c k i l l 中文文摘 中文文摘 基础测绘成果的生产是由多家单位共同参与，不同的单位承担着不同的职责， 由于环节众多，造成质量检测部门在保障空间数据数据质量上工作纷繁复杂，千头 万绪，确保数据质量的数据检查工作任务繁重。 福建省自2 0 0 1 年即开始生产数字产品，测绘部门对其生产的数据在建库过程将 第一代数据库采用g e o s t a r 数据库。在实际的应用中，逐渐意识到不能满足数据分 发的需求。随着2 0 0 7 年我国发布了新的数据标准，考虑到数据分发等需求，2 0 0 7 年 1 0 月，福建省开始了新一轮的数字测绘产品更新工作，数据建库由g e o s t a r 入库的 方式变成了通过基于a r e s d e 的建库平台入库，相应的，数据格式也做了重新规划。 新的数据建库方式和数据存储方式，造成了原来沿用的数据质量检查方法不再 适用于新的数据建库的数据质量检查。本文即在此应用驱动下，开始基于a r c g i s e n g i n e 的数据质量检查系统的研究工作。 该系统的研发，一共经历了三个阶段，分别为需求及项目分析阶段、代码编写 及调试阶段以及使用测试及调优阶段。 在需求及项目分析阶段，作者同项目组的同仁一起深入测绘院省基础地理信 息中心，省测绘局质检站等单位进行调研，明确软件所应该提供的需求及性能。在 此基础之上，确定了软件的整体架构和相应的技术路线。在这个过程中，对比分析 了不同的软件设计方法的优劣，了解不同的软件架构对系统性能的影响。过程艰苦， 但对后续软件的编码是非常重要的。 在本文中，对需求的理解重点体现在第一章空间数据数据质量检查概述，将d l g ， d o m ，d e m 数据检查的整体进行了概述，在介绍了检查标准后，让读者能够了解整个 数据检查流程的内容和方法。对于软件的设计和架构的理解，作者将其独立出来， 成为第二章在这一章中重点介绍了软件的整体架构、开发方式及需求分析。通过 第一章和第二章的阐述，可以让读者明白整个数据检查的需求，检查各个模块的内 容，同时，在此基础上，理解作者的设计思路和软件结构。 代码编写及调试阶段是整个工作最为核心的过程。作者需要将各种数据检查的 思路和方法写成计算机可执行的代码。在这个过程中，对空间数据的认识得到了进 一步的加强，对空间分析的运用，特别是利用空间运算和拓扑关系来解决问题的能 v 福建师范大学许业辉硕士学位论文 力得到了最大的锻炼。 该部分的工作集中体现在第三章关键技术研究中。这个章节集中体现了编码过 程中所解决的部分技术难题。其中包括如下几个关键技术： l 、检查标准及数据库设计。在该节中，详细探讨了检查标准如何设计成数据库 中的表，并且如何保存错误处理信息以实现后期的报表自动化。该章节的内容是整 个数据检查软件的数据库基础。 2 、接边检查技术。该节详细探讨了接边检查的方法，并列举了编码过程中的一 些关键问题及作者的解决方法。 3 、点线矛盾检查方法。该节探讨了点线矛盾的解决方法，对比分析了前人的研 究方法及实践方式，并提出切实可行的检查方法。 4 、空间查询和拓扑检查方法。这类方法是整个软件开发过程中的技术基础，通 过结合各种空间位置关系和拓扑关系，完成数据检查工作。在这节中，重点介绍了 在a r c g i se n g i n e 中的实现方式。 5 、批量检查方法。该节阐述了如何将检查方法实现批量化的方式和方法。 6 、错误处理技术。该节描述的内容是最直接关键的技术之一，是整个用户体验 的基础。 以上这六个方面的内容也构成了整个文章的主体部分，也是作者在此领域工作 的创新部分。通过结合前人的检查方法，灵活运用现有软件的空间运算能力，在上述 某些方面的算法上做了一定的创新性工作。 最后，在文章的第四章中，作者将软件的一些界面进行了展示，并对相应的一 些功能进行了解释和说明。 本项研究完成的软件系统已经正式应用于2 0 0 9 年福建省基l ：1 0 0 0 0 和l ：5 0 0 0 的检查工作。在实践过程中，本系统工作稳定，检查效率高、生成文档规范，使检 查工作在正常情况下节省了近8 0 的时间。 本系统具有如下几个特点： ( 1 ) 系统基于n e t2 0 0 5 开发环境，采用c # 语言和a r c g i se n g i n e9 2 ，以二次 开发的方式实现，具有开发效率高，系统运行稳定的特点。 ( 2 ) 系统采用面向对象的思想进行系统分析和架构，同时引入大量的设计模式， 结合g i s 开发特点，使系统具有良好的可扩展性。 ( 3 ) 系统可以较简洁的步骤和方法实现数据检查，且在检查过程中会有检查过程 v i ， 一 j j；-j 中文文摘 的进度提示。用户体验好，检查效率高。 ( 4 ) 系统同时支持d l g ，d o m ，d e l 4 的数据检查工作，对于不同的数据源，能够采 用合理的图面表达方式表现数据，图面清晰，检查步骤明确。 作者认为，数据质量检查系统是个包括属性和图形的检查软件，该系统已经在 一定程度上实现了对d l g ，d o m ，d e m 数据的质量检查工作的自动化。但在使用过程 中，部分功能还有待改进，需要在后续研究中继续完善。 ( 1 ) 需要兼容更多的数据格式，使之可以进行拓扑运算，使系统具有更广泛的使 用价值。 ( 2 ) 点线矛盾，线线矛盾目前还无法应用于实际，报错率较高，需要进一步完善；| 算法，进行优化。 ( 3 ) 在已经进行大量运算后，系统一旦出错后，对于已经完成的检查内容及检查 结果无法显示，致使用户检查数据丢失。对这一问题需要进一步调整和解决。 ( 4 ) 系统存在的d u g 需要更加完整的测试和修改。 “ 本系统已经实际参与到使用单位的数据检查过程，作者将在用户使用后的感受 中进一步完善需求，对软件进行升级和修改。 和喈参： 福建师范大学许业辉硕士学位论文 一_ _ - _ _ _ _ l _ _ - l _ _ _ i _ - _ i i _ - _ - - i _ - l - _ - l _ _ l _ - _ - - _ v m 一 ； j l，- 目录 中文摘要 目录 a b s t r a c t 中文文摘。 目录。 绪论 i i 第一章空间数据数据质量检查概述。 l 空间数据数据质量检查内容概况 2 空间数据数据质量检查原则 3 空间数据数据质量相关标准概况 4 本章小结 第二章关键技术研究。 1 内容分析及数据库设计 2 接边检查技术 一一1 3 - 3 点线矛盾检查方法 4 空间查询和拓扑检查方法 5 批量检查方法 6 错误处理方法 7 本章小结 - 1 5 - - 1 5 - - 1 6 一1 9 - 。一。- 2 l - 第三章系统分析与设计 1 系统设计原则 2 系统开发平台 3 系统开发方式 4 系统需求分析 5 系统体系结构 6 系统网络结构 7 本章小结 。- ：3 l - 。一。- 3 2 - 第四章数据检查系统实现 i x 3 4 - 3 4 - 。一- 3 5 - j 卜 “ 乳 队 m - - 1 1 ” 婚 i - - - - - s 6 8 9 9 o 1 复 力 2 2 2 3 3 - - - - - - 福建师范大学许业辉硕士学位论文 i 系统模块介绍 2 数据管理模块介绍 3d l g 检查模块 4d e m 检查 3 5 - 3 5 5d o m 检查 6 本章小结 第五章结论与展望 1 主要结论 2 后续研究进展。 参考文献 - 3 8 - 4 3 - 4 7 一 4 7 - 4 9 - 。4 9 - 。- 4 9 - 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果 致谢 个人简历。 福建师范大学硕士学位论文独创性和使用授权声明 x - 5 1 一 5 s - 5 7 _ - 5 9 - - 6 l - 绪论 绪论 1 研究意义 中国的测绘事业经历了由“传统测绘一到“数字测绘一转变的时代，现在，随 着信息技术的不断发展，各种高科技技术的相互交融正在不断的促进着测绘事业向 信息化测绘迈进。“信息测绘 的核心是实现实时、有效的地理信息综合服务，其特 点则可以归纳为“三化 ，即：测绘技术自动化、测绘成果数字化以及测绘服务网络“ 化。可以说，测绘事业实现“信息化 ， 进行检测是极其重要的内容。 测绘成果数据质量检查采用“信息化 软件 以福建省测绘局所承担的重要基础测绘项目“福建省基础地理信息数据库 建设项目 为例：从2 0 0 2 年项目启动至2 0 0 7 年7 月，我省第一代多级比例尺3 d 数 据生产及建库工作基本完成。在这项工程的建设过程中，多家单位参与其中承担不 同的职责，保障空间数据数据质量的环节众多，参与建设的测绘工作者深刻体会到 基础测绘产品的生产与管理工作纷繁复杂，千头万绪，确保数据质量的数据检查工 作任务繁重。2 0 0 7 年l o 月福建省又开始了新一轮的数字测绘产品更新工作，如何 保证基础地理信息数据胡序的通过数据检查过程中的各项检测，保障成果数据质量 成为了质检部门非常重要的一项工作，因此，本文所研究的内容在建设成功后，能 够促进基础测绘项目管理，保证基础测绘成果质量。 2 研究现状 数据是保证g i s 正常工作的血液，自上世纪六十年代开始，国内外就已经开始 研究如何检测数据质量。随着g i s 技术的不断发展，g i s 数据格式也像雨后春笋一 样日益增多，如何在有限的时间内快速检查地理数据，保障数据质量成为国内外学 者研究的一个热点。 2 1 国外研究现状 上世纪六十年代，g i s 刚刚发展起来的时候，国外学者就已经意识到了数据质 量的重要性，m a i l i n g 教授在六十年代就采用统计学中的方法完成了对图形制图和 图形空间运算后的精度检测n 】七十年代后，w i t z e r 和g o o d c h i l 分别实现了矢栅转 换过程的精度研究和多边形重叠过程中的破碎多边形检测n 1 啪，以此证明了对数据 不做检查将倒给整个系统带来灾难性的后果。 p 、。 ， 、 福建师范大学许业辉硕士学位论文 到了上世纪八十年代，美国开始了一系列针对大比侈岷矢量地图的精度标准和 质量检查的实验，美国标准与规范委员会在获得了大量的实验数据后针对性的制定 了大比例尺线划图的精度标准。1 9 8 8 年，美国国家地理信息与分析中心( n o g i a ) 主 持召开了空问数据库精度的专题研讨会，首度将地理数据的误差分析和数据质量指 标提高到系统研究的高度。作者认为，该会议是g i s 数据质量分析问题系统化研 究的开端。 在其后的时间里，世界各地也相应的开始了g i s 数据质量检测的研究，主要包 括以下这个： 美国俄亥俄州立大学制图中心针对地貌层和等高线数据，研究出自动检查这些 数据的几何位置精度瞪1 。 美国地质勘探局( u s o s ) 组织了大量的针对g i e 数据质量检查方法的研究，在 当时研究水平条件下，他们实现了对g i s 数据进行拓扑一致性和属性一致性的检查 f 5 】 o 在亚洲，韩国釜山国立大学也开设了相应的研究工作。他们的团队实现了对数 字地理图的精度检验，在检查中使用该方法，计算机可自动检测出地形图数字化后 误差及矢量数据的位置精度璐1 。 2 2 国内研究现状 国内从上世纪九十年代中后期才真正开始数据质量检测技术的研究，中国科学 院、武汉大学、中国地质大学、中国测绘科学研究院及各省市的测绘研究部门在数 据质量检查方面做了大量的研究工作。 国内的研究工作主要分成二种研究方式，一种是从计算机底层开始，一步一步 的实现对数据检查的检测工作，其中积累了大量的底层开发经验，最具典型的代表 是北京吉威数源公司的g e o w a y ，该软件提供了较好性能的检测手段，可以实现对图 形的几何精度、拓扑精度等快速的检测，并非常友好的展示给检查者。但大多数的 研究者都从二次开发的角度进入探索数据质量检测方法，其中引入了大量的二次开 发组件，有e s r i 的m a p o b j e c t s 、a r c e n g i n e 等、m a p i n f o 公司的m a p x 、g e o w a y 开 发组件、g e o s t a r 开发组件等数十种的开发组件。但由于各研究机构存储数据的格 式不尽相同，业务需求不同造成检测侧重点也有差异，所以研究出来的数据质量检 查模块只能针对本单位的业务需求，大都是在参考国家标准和地方标准后开发成功 的。国内开发成功的数据质量检查系统大致有如下几个： 绪论 ( 1 ) 中国人民解放军信息工程大学测绘学院范大昭等研制出了“航测数字化矢量 数据检查验收系统。系统检查对象主针对d l g 和d e m ，实现了对文件格式、属性精 度、接边精度等的质量检查阻l 。 ( 2 ) 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室的曾衍伟主持开发的“空间数据 质量控制与评价系统一不仅实现了对d l g 数据的质量检查，同时将数据检查过程中 的数据流管理纳入，使得检查工作从制定方案到检查结果的提交、错误信息反馈等 都纳入系统工作中啪。 ( 3 ) 中国测绘科学研究院g i s 所研制了“n e w n l p a q c 数据入库质量检查与整理软 件。该系统包括数据转换、图层合并、检查处理、图幅接边、数据查询等5 个主要 。 功能模块，检查功能涵盖矢量数据之点重复数字化、线相交、线重复数字化、线伪f 。j 。 节点、断线、悬挂线、面碎多边形等嘲。 ( 4 ) 国内部分省级测绘部门也研制了根据本单位业务情况的数据质量检查软件， 其中比较典型的是陕西测绘局研制的4 d c h e c k 检查软件，主要对4 d 产品的数据格式、 数学基础、平面精度、高程精度、接边精度、拓扑关系、属性精度和元数据等方面 进行检查，在测绘系统中有较高的声誉嘲。 3 研究的主要目的 基础测绘成果的生产是由多家单位共同参与，不同的单位承担着不同的职责， 由于环节众多，造成质量检测部门在保障空间数据数据质量上工作纷繁复杂，千头 万绪，确保数据质量的数据检查工作任务繁重。 福建省自2 0 0 1 年即开始生产数字产品( d o m ，d e m ，d l g ) ，其目标是至2 0 0 7 年初 实现3 d 数据及其元数据的全省覆盖，第一代数据的数据格式分别为 牛e 0 0 ，牛d e m ， i t i f ，由于其格式多样性，对于一代数据的质检方式根据其数据格 式采用不同的检查软件，d l g 数据采用g e o w a y 软件，d o m 采用a r c v i e - 进行，d e m 采用g e o s t a r 进行检查。 在数据建库过程中，第一代数据库采用g e o s t a r 数据库，但在实际的应用中， 逐渐意识到不能满足数据分发的需求。随着2 0 0 7 年我国发布了新的数据标准，考虑 到数据分发等需求，2 0 0 7 年1 0 月，福建省开始了新一轮的数字测绘产品更新工作， 数据建库由g e o s t a r 入库的方式变成了通过基于a r c s d e 的建库平台入库，相应的， 数据格式也做了重新规划。 d l g 数据采用a r c g i s 系列的g e o d a t a b a s e 格式( m d b ) ，d e m 采用宰b i l ，d o m 福建师范大学许业辉硕士学位论文 则依旧采用书t i f 与木t f w ，比例尺则主要为1 ：5 0 0 0 。 保证基础地理信息数据检查、验收、建库等各项工作的有序进行并保障成果数 据质量成为了工作的重点。 由于数据存储模式发生了变化原来用于检查数据质量的c , e o w a y 无法继续工作， 而国内并没有符合福建省基础地理数据建库质量检查工作的质量检查系统，所以， 研究一套适用于福建省基础测绘成果质量检查的软件系统是十分必要的。 4 论文研究的主要内容 本论文研究的主要内容是： ( 1 ) 空间数据的质量体系。 ( 2 ) 空间数据的质量检测流程及主要检测内容。 ( 3 ) 工作流的实现机制。 ( 4 ) 空间拓扑关系的深入应用方法。 ( 5 ) 数据检查系统的设计和开发方法。 5 论文研究的方法和技术路线 数据质量控制是一个有着较长研究历史的课题，在论文开始前，需要查阅国内 外大量的研究资料，对比不同的研究者所做的工作，找出通用的方法和模式。在此 之后，再有目的性的学习相关知识。 首先、深入学习测绘学的基础知识，理解国家对地理数据的各种质量标准和规 范。特别需要深入的知识包括地图图号、标准图幅范围、空间参考体系等测绘学基 础知识，对测绘数据要有一个非常清晰的印象和理解。 其次、学习系统设计和系统分析，了解g i s 软件系统设计模式及设计方法，初 步形成数据检查系统的系统架构。系统设计模式和软件设计方法是- n 精深的学问， 好的设计可以成就一个性能卓越的软件系统，坏的设计也可能毁掉一个编写精良的 软件。 第三、深入基层单位，了解用户需求，明确需要的软件功能和结构，做出系统 的总体设计和详细设计。在设计完成后，按照软件详细设计的要求进行程序编码。 最后、对已完成的系统进行系统调试和实践，并根据实际使用中产生的问题进 一步完善系统 第一章空间数据数据质量检查概述 第一章空间数据数据质量检查概述 l 空间数据数据质量检查内容概况 1 1 数字线划图( d l g ) 1 1 1 数字线划图概述 英文名称d i g i t a ll i n eg r a p h i c ，缩写d l g ，是现有地形图要素的矢量数据集。? ： 矢量数据是计算机中以矢量结构存贮的内部数据。是跟踪式数字化仪的直接产物。j j ； 在矢量数据结构中，点数据可直接用坐标值描述：线数据可用均匀或不均匀间隔的 一 顺序坐标链来描述；面状数据( 或多边形数据) 可用边界线来描述。矢量数据的组。 j ， 织形式较为复杂，以弧段为基本逻辑单元，而每一弧段以两个或两个以上相交结点 所限制，并为两个相邻多边形属性所描述n 钉n 耵。 本文所实践的d l g 数据，是福建省基础地理信息中心基础地理框架数据库建库灞蚋。， 数据，比例尺为l ：1 0 0 0 0 和1 ：5 0 0 0 。数学基础采用高斯一克吕格投影，按3 。分带。 分幅与编号参照g b t 1 3 9 8 9 - - - 1 9 9 2l ：国家基本比例尺地形图分幅与编号的规定进 行。平面坐标系统采用1 9 8 0 西安坐标系，坐标不含带号；高程系统采用1 9 8 5 国家 高程基准，基本等高距依据地形类别划分。数据存储采用a r c g i sg e o o a t a b a s e ( 水m d b ) 格式。 二， 所有基础地理信息数据要素分层分类存放，使用规定的代码。数据分8 大类： 定位基础、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、植被与土质。 根据数据管理及构建拓扑的需要，数据以8 大类为基础，根据需要以点、线、面、 注记进行分层，共分4 2 层存放。其中带状、线状、有符号的点状地物的名称放在实 体的属性里，其他名称数据以地名数据的方式单独存放n 们。 福建师范大学许业辉硕士学位论文 1 1 2 数字线划图的产品质量元素 表1 1 数字线划图产品质量元素n 7 1 t a b 1 1q u a l i t ye l e z n v n to fd l g 级质量元素 二级质量元素 基本要求 数学精度 属性精度 逻辑一致性 要素的完备性 附件质量 文件名称、数据格式 数学基础 平面精度 高程精度 接边精度 要素分类与代码的正确性 要素属性值的正确性 属性项类型的完备性 数据分层的正确及完整性 拓扑关系的正确性 多边形闭合精度 结点匹配精度 要素的完备性 注记的正确、完整性 文档资料的正确、完整性 元数据文件的正确、完整性 1 1 3 数字线划图质量检查内容： d l g 的产品质量检查主要包括如下几个方面： ( 1 ) 数学精度 地图的数学基础包括地理格网系统、地图定向、地图比例尺和地图投影n 钔。任 何严格意义上的地图，都必须建立在特定的数学基础之上，否则都将是无源之水， 无本之木。对数学基础的检查，是一项必要且严谨的工作，需要查看地图的投影信息 是否正确，是否有加带号，分幅是否遵守分幅标准的规范、高程基准是否有错等。这 项检查工作将是其它检查工作的基础，如果一幅图的数学基础检查出了问题，那是 无法也没必要再进行下一步质量检查的。 ( 2 ) 基本检查 基本检查代表着对数据一系列的基本情况的检查工作，通过这些检查，不仅代 表着该数据是可访问、未损坏的数据，同时，也是满足数据生产标准的数据。 基本检查包括要求检查图幅名是否按照标准命名、数据是否可以打开、数据的 组织方式是否合理。 ( 3 ) 图层类型检查 数据按照要素的不同，分别以点、线、面、注记四种图层类型来表达地表特征， 第一章空间数据数据质量检查概述 不同的图层所对应的图层类型有可能是不一样的，但每一个图层都有固定的图层类 型。如地貌l 图层( d m l ) ，所表达的地理要素地图概括为点要素，数据生产时就以 点的图层类型来存放数据。地貌2 图层( d m 2 ) ，所表达的地理要素地图概括为线要 素，则以线的层来存放数据。不同的层代表着不同的地图概括的方式，通过不同级 别的地图概括，能够将世界更好的展现在我们的地图上。组织方式是否合理，需要 判断每个数据内的数据层在图层的类型上是否正确。 ( 4 ) 属性精度 d l g 数据不仅带有详细的图面信息，而且带有非常丰富的属性信息。属性信息 。 在生产时必须按照生产标准来严格填写。 “ 在检查中，获取待检查图幅每个图层的属性字段名称、类型i 长度，判断是否 ： 与检查标准一致；若不一致，则报告错误；对于每个图层编码的属性值，判断其值 域是否与检查标准一致，如果不一致则逐条报告超出值域的图层和对应编码；最后 对于每个字段的值要检查是否包含“，、一、( ) 一等与数据库查询语言( s q l ) 相冲突警 的字符，如果查到相关字符，则报告错误。 ( 5 ) 图面检查 图面检查需要对待检查图层的图面内容进行查看，找出其中不合理的地方。 图面检查是通过检查人判读图面信息，对图面上的内容做出合理性的判断，以此 决定数据质量是否符合标准。 二。 图面检查主要包括四个方面：面相交检查、水流贯通性检查、自相关与打折检 查和接边检查。 面相交检查：该项检查是为了确认各个面状的图层中，除了行政区面之外，都 应该是不相交叠在一起的，如果出现的交叠，需要判断其合理性。在实际检查中， 经常发现植被面和水系面会交叠在一起，通过查图人员的判断，当发现植被面为水 生植物时，该项是合理的：如果植被为陆生植物，则该项交叠为错误，需要检查指 出。通过判断不同图层的面交叠情况，以实现对数据质量的保障。 水流贯通性检查：该项检查是为了确认水系线状图层和水系面状图层是否连通。 因为所处在二个数据层中，水系线和水系面在生产后应该做拓扑处理，应该有严格 的连接关系。在现实意义中，水系的线状支流是要有一个大的湖泊或者水库做为源 头的。在实际检查中，通过查看未连接到面状水系的线状水系，通过经验判断其合 理性。 福建师范大学许业辉硕士学位论文 线质量检查：该项检查是为了保证线状数据不出现自相交与打折、悬挂点和伪 节点。 接边检查：按照目前的生产工艺，数据生产是按照测区组织，图幅为单位生产 的。按照图幅为单位生产，就出现了一个问题，不同图幅是由不同的作业人员生产， 对于二个相邻图幅，面图层和线图层是要无缝的接合在一起。在判断相邻图幅接边 准确性上，需要检查人员严格的对每个线的结合点和面的接合点进行判断是否准确 接合，如果出现交叉或者未接合，就要标出错误。 1 2 数字高程模型( d e m ) d e m 是区域地形的数字表示，是定义在x 、y 域( 或经纬度域) 离散点( 矩形或三 角形) 上以高程表达地面起伏形态的数据集。目前较为常用的是规则格网的数字高程 模型，它由规则水平间隔处地面点的抽样高程矩阵组成。由于格网的规则性，其x 、 y 或b 、l 的交点坐标被省略，通过对应的z 值在矩阵中的行列号隐含表示n 钔。d i m e 数据通过一定的算法，能转换为等高线图、透视图、坡度图、断面图、晕渲图，以 及与其他数字产品复合形成各种专题图产品：还可计算体积、空间距离、表面积等工 程数据。 福建省基础地理信息建库数据提交的d e m 数据是b i l 格式，该种数据格式可以 较好的表现d e m 的整体内容。b i l 文件由四个文件构成：b i l 、h d r 、b l w 以及。其中 b i l 文件存放了d e m 数据的高程值；h d r 文件存储了d e m 的表头信息，包括d e m 的大 小、投影、行列数等基本信息：b l w 文件则包含d e m 的投影信息。 1 2 1 数字高程模型产品质量元素 表1 2 数字高程模型产品质量元素口1 】 t a b 1 2q u a l i t ye l c m c n to fd e m 一级质量元素 二级质量元素 基本要求 数据精度 附件质量 附件资料完整 数据命名符合规则 数据格式符合要求 格网间距 数学基础 高程精度 接边精度 属性精度 要素的完整性 逻辑一致性和完备性 元数据的正确性、完整性 文档资料的正确性、完整性 第一章空间数据数据质量检查概述 1 2 2 数字高程模型的数据质量检测内容 ( 1 ) 文件命名及文件格式的检查 文件命名要符合标准图幅的规定。文件格式一律采用b i l 格式。 ( 2 ) 数学基础检查 格网间距检查 应该检查格网间距、d e m 的地理范围，即d e m 的起始x ，y 坐标的正确性。 高程精度检查 ； 在d e m 范围内，应加载已知的控制点，通过判断d e m 相同点坐标下高程数值与 j ： 控制点高程数值的申误差，决定高程精度是否符合要求。 一 ( 3 ) 接边精度检查- j _ -。 将西、北方向上的d e m 加载后，为了接边需要，二个d e m 必然有重叠区域，该 项检查将重叠区域内的数值进行中误差运算，分别将西边和南边的中误差数据展示 给检查员判断是否符合要求。 & ：j ( 4 ) 图面检查 图面检查需要检查员判断在d 酬图幅范围内高程数据的完整性，是否有异常高 程区域存在。该项检查在本系统中是在三维条件下进行的，通过实现对i ) e m 所表示。 i 地形的模拟，使检查员可以通过目视的方式对所检查的d e m 在地形的合理性上做出 判断。 张“j ； 1 3 数字正射影像( d o m ) d o m 是利用数字高程模型对扫描数字化的( 或直接以数字方式获取的) 航空相片 ( 或航天影像) ，经数字微分纠正、数字镶嵌，再根据图幅范围剪切生成的影像数据 集，是我国基础地理信息数字产品的重要组成部分之一【捌。它同时具有地图几何精 度和影像特征，具有精度高、信息丰富、直观真实等优点，可用作为背景控制信息， 评价其他数据的精度、现性和完善性；可从中提取自然资源和社会经济发展信息，或 派生新的信息。 福建省基础地理信息建库数据提交的d o m 数据是以骶和t f w 的格式进行提交。 福建师范大学许业辉硕士学位论文 1 3 1 数字正射影像产品质量元素 表1 3 数字正射影像产品质量元素表t 2 3 ) t a b 1 2q u a l i t ye l e m e n to f d o m 一级质量元素二级质量元素 位置精度 数据质量 影像质量 附件质量 平面精度 接边精度 数学基础的正确性 文件命名的正确性、规范性 数据组织和数据格式的正确性、规范性 存储数据的介质和规格的正确性 影像是否清晰，纹理是否清楚 影像亮度，反差是否适中 影像分辨率是否正确 影像镶嵌处是否有重影、模糊或纹理断裂等现象 影像是否存在噪声、云影等缺陷 文档簿的正确性、完整性 元数据文件的正确性、完整性 上交资料的完整性 数字正射影像的检测内容与方法 ( 1 ) 文件命名与数据格式检查 文件命名要符合标准图幅的规定。文件存储由t i f 与t f w 文件共同组成。 ( 2 ) 数学基础检查 通过读取f f w 文件，获取影像的分辨率、起点x 坐标，y 坐标及影像行数、列 数是否正确。 ( 3 ) 接边检测 首先，目视接边处影像的亮度、反差、色彩是否一致。 其次，需要检测接边精度，在影像重叠的区域内，在二幅影像中分别找出同名 点，分别量取同名点的距离，确认是该值是否在容许范围f 勺 2 4 1 。 ( 4 ) 影像质量检测 影像质量是直接影响使用的最重要一个环节的检查，检查员应该目视检查影像 是否清晰、色彩反差是否适中、色调是否一致、纹理是否出现模糊。对于彩色影像， 还可叠加d e m 实现三维效果，察看地形是否会有失真现象。 第一章空间数据数据质量检查概述 2 空间数据数据质量检查原则 2 1 整体性原则 待检查数据是按测区提交检查，每个测区都是以图幅为单位进行整合，单个测 区少则七八十幅，多则上百幅的数据量，需要在检查的时候要有大局观，在对局部 进行精细检查的同时，要充分考虑到整体，在整体上充分的把握【7 1 。特别是对于一 些特定的检查，如接边检查等，不仅需要考虑到不同图幅间的关系，还需要考虑到 相邻测区间的关系，以科学、严谨的态度进行检查。 2 2 人性化原则 数据检查是一项枯燥烦琐的工作，面对大批量数据检查人员常需要数天甚或 数周处理待检查的数据，因此检查软件需要有个非常简洁的操作界面和快捷的操 作方式，要尽量避免需要烦琐的操作过程才能进行的检查，甚至于要尽可能少的人 工干预，特定的检查需要1 0 0 的计算机自动化，而对于一些需要人工图面判断的检 查，也要通过系统将需要人工判读的点以鲜明的方式将其标注出来，辅助检查人员 检查数据，提高效率，节约时间。 2 3 有序性原则 对于待检查的数据，所包含的错误内容是各种各样的，往往出现一个检查结果 完成后会影响其它检查过程的进行。如空间参考检查，当一个数据在空间参考出现 异常后，那么针对其的图层范围检测、接边检查等都将无法进行。针对这种情况，j 需要按照一定的检查顺序，将待查的内容项进行整理，要按照一个即定的流程，对 各个检查项进行合理的组织，按部就班，积极高效的完成检查工作。 2 4 准确性原则 对于数据检查工作，最重要的无非是数据检查成果的准确性和可靠性，脱离了 这二个指标的检查结果是无法得到认可的。对于数据检查工作，准确性有二方面的 含义，一个是通过机器检查出来的错误需要准确，必须控制在一定的误报率内。二 是对于已经检查出来的确切错误，需要一个很好的机制将其准确定位，以方面返改 过程操作员可以快速找到检查员描述的错误位置【引。 福建师范大学许业辉硕士学位论文 3 空间数据数据质量相关标准概况 自上世纪8 0 年代以来，我们国家就已经开始了相关的数据标准制定的工作。随 着。七五一、“八五糟、“九五一、“十五修和“十二五一重点科技攻关项目的开展、国 家相关部委已经对地理信息标准化与规范化的工作提出来了非常多的建议方案。同 时，近年来，在国家相关部门和专家的努力下，通过了多项标准方案，如国家测绘 局的“地理格网”、“国土基础数据分类与代码”两项均成为了国家标准。2 0 0 9 年，国 家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准发布了新的四项国家标准： 公共地理信息通用地图符号( g b 胞4 3 5 4 2 0 0 9 ) 、地图信息图示表达 ( g b 厂r 2 4 3 5 5 2 0 0 9 ) 、测绘成果质量检查与验收( g b t 2 4 3 5 6 2 0 0 9 ) 及l ：地理信 息元数据x m l 模式实现( g b z2 4 3 5 7 2 0 0 9 ) 【9 】。目前国家相关部门积极制定出来 的国家标准，已成为我国空间地理信息产业健康发展的保障，为我国地理信息产业 的健康发展起到了积极的作用。 本文所做的对数据质量检查及控制的所有实践，主要参照福建省测绘局发布的 基础地理信息数据标准( 试行稿) ，同时兼顾以下几个国家标准【1 0 】【l l 】【1 2 1 1 3 1 ： ( 1 ) g b t13 9 2 3 - - 2 0 0 6 基础地理信息要素分类与代码 ( 2 ) g b 厂r2 0 2 5 7 2 2 0 0 6 ：国家基本比例尺地图图式第2 部分：1 ：50 0 0 1 ：1 0 0 0 0 地形图图式 ( 3 ) g b t2 0 2 5 8 2 _ - 2 0 0 6 基础地理信息要素数据字典第2 部分：l ：5 0 0 0 1 ： 1 0 0 0 0 基础地理信息要素数据字典： ( 4 ) c h t1 0 1 1 2 0 0 5 基础地理信息数字产品1 ：1 0 0 0 0l ：5 0 0 0 0 数字线划 图 ( 5 ) g b t1 3 9 7 7 - - 1 9 9 2 l ：50 0 01 ：1 00 0 0 地形图航空摄影测量外业规范 ( 6 ) g b t1 3 9 9 0 - - - 1 9 9 2 ：1 ：50 0 0l ：1 00 0 0 地形图航空摄影测量内业规范 ( 7 ) g b t1 8 3 1 5 _ - 2 0 0 1 数字地形图系列和基本要求 ( 8 ) g b t1 3 9 8 9 - - 1 9 9 2 国家基本比例尺地形图分幅与编号 ( 9 ) c h i 1 0 0 7 - - 2 0 0 1 基础地理信息数字产品元数据 ( 1 0 ) c h t1 0 0 5 - - - - 2 0 0 0 ( 1 3 ) g b t1 7 9 4 1 1 2 0 0 0 ( 1 5 ) g b2 1 1 3 9 - 2 0 0 7 基础地理信息标准数据基本规定 4 本章小结 本章首先阐述了数据质量检查的检查原则、检查标准和规范， 了3 d 数据检查的质量元素和基本内容。j 在此基础上说明 镶k ； 福建师范大学许业辉硕士学位论文 _ _l_ _ _ 一_ l - _ _ _ - - _ - - _ - l l _ l