地理信息質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)和應(yīng)用的技術(shù)探討

韓文立，張　莉，程鵬飛

(國(guó)家測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心，北京100830)

Investigations of Construction and Application Technology for Geographic

Information Quality Inspection Database

HAN Wenli，ZHANG Li，CHENG Pengfei

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地理信息質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)和應(yīng)用的技術(shù)探討

韓文立，張莉，程鵬飛

(國(guó)家測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心，北京100830)

Investigations of Construction and Application Technology for Geographic

Information Quality Inspection Database

HAN Wenli，ZHANG Li，CHENG Pengfei

摘要：通過(guò)對(duì)測(cè)繪地理信息各類成果和資料的分析，研究了適用于質(zhì)檢的資料庫(kù)的設(shè)計(jì)和管理方法，提出了基于質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)檢技術(shù)研究?jī)?nèi)容，推動(dòng)了測(cè)繪地理信息質(zhì)檢由單純基于成果本身的質(zhì)檢技術(shù)向綜合各類成果之間關(guān)系的質(zhì)檢技術(shù)過(guò)渡，促進(jìn)了測(cè)繪地理信息質(zhì)檢技術(shù)的不斷創(chuàng)新，提高了質(zhì)檢效率，保證了成果質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：測(cè)繪地理信息質(zhì)檢；質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)；質(zhì)檢技術(shù)

一、引言

隨著測(cè)繪地理信息技術(shù)的不斷更新，測(cè)繪成果已由模擬成果轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字成果，因此，成果信息越來(lái)越豐富、管理越來(lái)越便捷、應(yīng)用越來(lái)越廣泛。正因?yàn)槿绱?，測(cè)繪地理信息的生產(chǎn)方式逐漸由全外業(yè)調(diào)繪轉(zhuǎn)變?yōu)槌浞掷靡延匈Y料進(jìn)行內(nèi)外業(yè)一體化生產(chǎn)，這種轉(zhuǎn)變提高了生產(chǎn)效率，保證了數(shù)據(jù)間的一致性。特別是第一次全國(guó)地理國(guó)情普查項(xiàng)目中，更是將資料作為數(shù)據(jù)生產(chǎn)的重要依據(jù)，通過(guò)收集和利用1∶10 000和1∶50 000基礎(chǔ)測(cè)繪成果及其他部門的資料，綜合獲取國(guó)情國(guó)貌，同時(shí)大大減少了外業(yè)工作量，提高了生產(chǎn)效率。與生產(chǎn)相比，目前的測(cè)繪地理信息質(zhì)檢主要是依賴成果本身的特性及成果內(nèi)部的邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)成果自動(dòng)質(zhì)檢，而豐富的外部資料在質(zhì)檢過(guò)程中只是作為人工檢查的參考，未得到充分的利用。本文主要探討通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的形式管理和應(yīng)用質(zhì)檢資料，以提高資料的利用率，提高質(zhì)檢技術(shù)和質(zhì)檢效率。

二、研究的必要性

1. 提高資料的安全性

由國(guó)家測(cè)繪局更名為國(guó)家測(cè)繪地理信息局可以看出，我國(guó)的業(yè)務(wù)范圍已由傳統(tǒng)基礎(chǔ)測(cè)繪向應(yīng)用型測(cè)繪過(guò)渡，與其行業(yè)的聯(lián)系更加緊密，如近期的海島測(cè)圖項(xiàng)目、地理國(guó)情普查項(xiàng)目等。測(cè)繪生產(chǎn)與質(zhì)檢所涉及資料除基礎(chǔ)測(cè)繪外，還包括各類專題資料，如海岸線資料、水利普查資料等。這些資料由于專業(yè)性強(qiáng)、范圍大且涉及國(guó)家安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全，因此密級(jí)較高。但由于目前質(zhì)檢技術(shù)方法的限制，不得不將各類資料都存放于本地機(jī)上，以備檢查人員質(zhì)檢時(shí)核對(duì)其成果的正確性，而這些資料在拷貝和使用過(guò)程中存在著一定的安全隱患。

若采用質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理所有資料，一方面，檢查員只能通過(guò)用戶名和密碼登錄質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)，并且根據(jù)其檢查的數(shù)據(jù)范圍，為其提供所需的質(zhì)檢資料，增加了數(shù)據(jù)的安全性；另一方面，數(shù)據(jù)庫(kù)需要登錄操作，可以記錄每個(gè)檢查員的全部操作，提高了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。

2. 提高應(yīng)用的便捷性

當(dāng)資料以文件形式保存時(shí)，由于專業(yè)資料多、范圍大，且資料的格式、內(nèi)容及表達(dá)方法不一致等原因，給資料的應(yīng)用帶來(lái)較大的困難。首先，由于資料種類多，檢查員必須在檢查開(kāi)始前了解各類資料的內(nèi)容、使用方法，即使這樣，由于某些專業(yè)資料使用存在一定難度，檢查員的經(jīng)驗(yàn)就變得尤為重要。其次，測(cè)繪項(xiàng)目范圍逐漸擴(kuò)大，全國(guó)性項(xiàng)目越來(lái)越多，數(shù)據(jù)量也越來(lái)越大，數(shù)據(jù)的打開(kāi)、對(duì)比分析等操作都需要花費(fèi)大量的時(shí)間，給質(zhì)檢工作帶來(lái)了不便，且增加了質(zhì)檢周期。

應(yīng)用質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)集中管理資料為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供了諸多便捷之處：①數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，查詢檢索速度較快；②由技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行數(shù)據(jù)分析形成檢查方案后，更便于方案共享，實(shí)現(xiàn)技術(shù)統(tǒng)一。

3. 提高質(zhì)檢效率、節(jié)約質(zhì)檢成本

為保證測(cè)繪成果質(zhì)量，除了多級(jí)質(zhì)檢外，通常還需要進(jìn)行內(nèi)外業(yè)全面質(zhì)檢，外業(yè)質(zhì)檢雖然抽檢比例較低，但單位成果的質(zhì)檢成本非常高。為保證樣本具有代表性，通常外業(yè)樣本需要覆蓋測(cè)區(qū)的各個(gè)區(qū)域、各種地形，加之我國(guó)幅員遼闊，即使每個(gè)區(qū)域只需檢查幾幅圖，也需要檢查員花費(fèi)大量的時(shí)間往返于各測(cè)區(qū)之間，進(jìn)行全面的檢查，單位成果質(zhì)檢的成本隨之升高。然而，通過(guò)質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)將大量的檢查工作由室外轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，既提高了質(zhì)量效率，又節(jié)約了質(zhì)檢成本。如精度檢查，若能夠充分收集測(cè)區(qū)已有的控制點(diǎn)及檢查點(diǎn)資料、基礎(chǔ)測(cè)繪成果等，在驗(yàn)證其正確后，可重復(fù)應(yīng)用這些點(diǎn)開(kāi)展精度檢查，降低外業(yè)成本。

4. 提高成果質(zhì)量檢查的客觀性、公正性

目前測(cè)繪質(zhì)檢技術(shù)多是基于成果自身特性的質(zhì)檢，主要集中在成果的一致性和拓?fù)潢P(guān)系方面，對(duì)于數(shù)學(xué)精度、屬性精度、完整性仍以人工檢查或人機(jī)交互的半自動(dòng)檢查方式為主。這種方式受檢查員經(jīng)驗(yàn)等人為因素影響較大，對(duì)于相同的成果不同經(jīng)驗(yàn)的質(zhì)檢員可以得出不同的檢驗(yàn)結(jié)論?；谫|(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)檢技術(shù)則以原始資料為依據(jù)，采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)手段，可以最大限度地保證檢查的客觀性，提高檢查的全面性，從而也保證成果的一致性。

三、質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容和應(yīng)用方向

在質(zhì)檢中用到的資料很多，常用資料主要包括控制點(diǎn)成果、基礎(chǔ)測(cè)繪成果、專題數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)庫(kù)、原始影像等。因此，應(yīng)充分考慮數(shù)據(jù)的內(nèi)容和形式，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

1. 檢核點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)

檢核點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)主要是利用控制成果，包括各等級(jí)控制點(diǎn)、三角點(diǎn)、像控點(diǎn)、人工選取的空三加密點(diǎn)、檢查點(diǎn)等。檢核點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)適合大型項(xiàng)目的整體精度檢查，既能減少外業(yè)工作量，又能控制項(xiàng)目的整體精度。

2. 基礎(chǔ)測(cè)繪成果數(shù)據(jù)庫(kù)

基礎(chǔ)測(cè)繪成果包括數(shù)字線劃圖、數(shù)字正射影像、數(shù)字高程模型等，由于成果類型不同，質(zhì)檢的用途也不同，應(yīng)分別建立矢量數(shù)據(jù)庫(kù)、正射影像數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫(kù)?；A(chǔ)測(cè)繪成果的數(shù)學(xué)精度均較高，因此，這些成果均用于比例尺較小的各類成果的精度檢查，而矢量數(shù)據(jù)包包含大量的屬性信息，可用于相關(guān)屬性檢查。小比例尺的矢量數(shù)據(jù)可用于要素的連續(xù)性及部分屬性檢查等。經(jīng)過(guò)多年的積累，基礎(chǔ)測(cè)繪成果已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全國(guó)覆蓋，因此，其更具有參考和應(yīng)用價(jià)值。

3. 專題信息庫(kù)

專題信息庫(kù)是由專題數(shù)據(jù)和已有的專題數(shù)據(jù)庫(kù)共同組成。一方面，通過(guò)海島測(cè)圖項(xiàng)目、第一次全國(guó)地理國(guó)情普查項(xiàng)目等，積累的各類專題數(shù)據(jù)越來(lái)越豐富，如路網(wǎng)數(shù)據(jù)、水系數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)等；另一方面，地表分類樣本庫(kù)等專題數(shù)據(jù)庫(kù)為質(zhì)檢提供了豐富的信息資源，使得成果檢查依據(jù)更充分、結(jié)果更可靠。

4. 原始影像庫(kù)

原始影像庫(kù)主要包括衛(wèi)星影像、航攝影像、無(wú)人機(jī)影像等。我國(guó)自主研發(fā)的衛(wèi)星獲取的影像分辨率越來(lái)越高、影像質(zhì)量越來(lái)越好、獲取周期越來(lái)越短，僅資源三號(hào)衛(wèi)星每年可多次獲取覆蓋全國(guó)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能夠充分體現(xiàn)某一時(shí)刻的地表覆蓋情況，因此，可充分利用這些資料進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的更新及時(shí)點(diǎn)檢查等。

四、質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)和應(yīng)用研究

質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)不僅需要考慮資料類型及資料來(lái)源，而且需要考慮數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和應(yīng)用。因此，資料的收集整理，數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)、管理和應(yīng)用都將成為質(zhì)檢技術(shù)研究的重要課題。建立質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)框架應(yīng)充分體現(xiàn)質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與應(yīng)用之間的關(guān)系，如圖1所示。

圖1　質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)框架

1. 數(shù)據(jù)整理及特征信息抽取研究

地理信息質(zhì)檢數(shù)據(jù)并非成果庫(kù)，不能將各類基礎(chǔ)信息和專題信息簡(jiǎn)單地放入數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用于質(zhì)檢，而是需要將各類數(shù)據(jù)分別進(jìn)行分析，選擇具有質(zhì)檢參考價(jià)值的質(zhì)檢特征數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫(kù)管理。應(yīng)避免數(shù)據(jù)庫(kù)中存放大量無(wú)用的冗余數(shù)據(jù)，給數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建、維護(hù)及應(yīng)用造成負(fù)擔(dān)。

為提高質(zhì)檢特征數(shù)據(jù)抽取的一致性及有效性，應(yīng)對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分級(jí)管理，如河流可按其已定義的等級(jí)，道路可按國(guó)、省、縣級(jí)進(jìn)行抽取。影像數(shù)據(jù)則需要依據(jù)其區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，按照地物類型進(jìn)行等級(jí)劃分，如居民地為一級(jí)、道路為二級(jí)等，抽取不連續(xù)的影像進(jìn)行入庫(kù)管理。數(shù)據(jù)抽取的總體原則，應(yīng)選形狀和屬性相對(duì)穩(wěn)定、不易發(fā)生變化的地物，避免給質(zhì)檢造成困惑。

2. 數(shù)據(jù)庫(kù)及其維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)直接關(guān)系到數(shù)據(jù)管理及質(zhì)檢應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)針對(duì)不同類型數(shù)據(jù)及其應(yīng)用方向，選擇最優(yōu)的數(shù)據(jù)模型、處理模式、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法等。為方便數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)和更新，應(yīng)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)不僅需要具備常規(guī)的入庫(kù)、查詢和檢索等功能，還需要針對(duì)數(shù)據(jù)抽取的內(nèi)容和方法，有針對(duì)性開(kāi)發(fā)相應(yīng)功能，以方便數(shù)據(jù)的整理入庫(kù)。

3. 數(shù)據(jù)的入庫(kù)及更新

數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)體結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)完成后，數(shù)據(jù)入庫(kù)工作并非一次性完成，而是需要不斷積累、不斷更新。首先，對(duì)于行政區(qū)劃、水系、路網(wǎng)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)可一次性收集入庫(kù)，其他數(shù)據(jù)可依據(jù)實(shí)際工作需要不斷收集、擴(kuò)充；其次，測(cè)繪地理信息成果具有時(shí)效性，因此數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容應(yīng)不斷更新。數(shù)據(jù)庫(kù)更新應(yīng)分析不同成果、不同區(qū)域的特征，進(jìn)行有選擇性更新，如原始影像的更新，并非需要每年購(gòu)買數(shù)據(jù)將全國(guó)覆蓋一遍，而是應(yīng)根據(jù)質(zhì)檢項(xiàng)目需要，選擇部分區(qū)域進(jìn)行更新，即保證了質(zhì)檢的有效性，又可節(jié)約成本。

4. 質(zhì)檢技術(shù)研究

基于多種資料的質(zhì)檢技術(shù)研究涉及多個(gè)對(duì)象之間的關(guān)系，與基于成果的質(zhì)檢技術(shù)相比更加復(fù)雜，必須通過(guò)技術(shù)融合實(shí)現(xiàn)基于質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)檢。首先，應(yīng)開(kāi)展數(shù)據(jù)的研究分析，掌握不同資料的特點(diǎn)、不同尺度成果的表達(dá)方式、信息量等內(nèi)容；其次，研究不同尺度和不同類型成果之間的位置匹配技術(shù)、屬性匹配技術(shù)、空間分析技術(shù)等基礎(chǔ)性技術(shù)研究。在此基礎(chǔ)上，研究基于數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)檢技術(shù)和方法，以提高測(cè)繪地理信息質(zhì)檢技術(shù)水平和測(cè)繪地理信息成果質(zhì)量。

五、結(jié)束語(yǔ)

基于數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)檢技術(shù)研究是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，需要進(jìn)行資料的分析整理、數(shù)據(jù)庫(kù)及維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、質(zhì)檢技術(shù)研究等多方面工作，因此，需要多方面的支持和配合才能完成。同時(shí)，這也是一項(xiàng)需要不斷充實(shí)、不斷完善的工作，因此需要盡早謀劃、長(zhǎng)期投入。

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作者簡(jiǎn)介：韓文立(1973—)，女，高級(jí)工程師，主要從事測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)與測(cè)試。E-mail： 13910993256@163.com

收稿日期：2014-02-13

中圖分類號(hào)：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：0494-0911(2015)03-0094-03