答 星，吳克友，羅名海，任 楊，陳 濤，楊曉東

（1.武漢市測繪研究院,湖北 武漢430022）

地理國情標準時點核準與驗收入庫的方法研究

答 星1，吳克友1，羅名海1，任 楊1，陳 濤1，楊曉東1

（1.武漢市測繪研究院,湖北 武漢430022）

結合武漢市第一次地理國情標準時點核準與驗收入庫工作的實踐，闡述了作業(yè)內容和實施方案，探討了標準時點核準階段的數據更新、成果驗收和資料入庫三個重要環(huán)節(jié)的數據處理方法和質量控制措施，為開展常態(tài)化地理國情監(jiān)測提供技術支撐。

地理國情；標準時點核準；成果驗收；資料入庫

地理國情普查是一項重大的國情國力調查，是全面獲取地理國情信息的重要手段，也是掌握地表自然、生態(tài)以及人類活動情況的基礎性工作[1]。第一次全國地理國情普查工作于2013年7月開始，2015年12月完成預驗收。標準時點核準工作于2015年6月30日開始，分為標準時點核準與驗收入庫2個部分。這項工作解決了初始普查數據獲取時間與標準時點之間國情要素變化的更新問題，并形成了全國范圍內統(tǒng)一時點標準的地理國情普查本底數據庫。本文以武漢市地理國情普查工作為基礎，探討了標準時點核準與驗收入庫階段中數據更新、成果驗收、資料入庫3個環(huán)節(jié)的數據處理方法和質量控制措施，為開展常態(tài)化地理國情監(jiān)測及成果應用提供技術支撐。

武漢市測繪研究院承擔了武漢市第一次地理國情普查工作，普查范圍總面積8 577 km2，涵蓋了7個中心城區(qū)和6個新城區(qū)，標準時點核準工作始于2015年6月8日，止于7月30日。驗收入庫工作于7月31日展開，8月31日通過省級驗收并完成入庫工作。標準時點核準與驗收入庫工作可分為數據更新、成果驗收、資料入庫3個階段。數據更新是利用標準時點核準影像與相關專題資料對變化區(qū)域的地理要素進行更新。全過程嚴格執(zhí)行“兩檢一審”的質量控制措施。成果驗收由湖北省測繪質量監(jiān)督檢驗站負責，需經概查和詳查修改并確認無誤后方可入庫。資料入庫工作由湖北省測繪成果檔案館負責，根據地理國情普查數據入庫規(guī)范標準，數據入庫前還需要進行軟件檢查和接邊檢查。最終成果用于構建地理國情普查本底數據庫。具體流程如圖1所示。

1 數據更新過程中的問題處理

依據相關規(guī)定要求[2]，結合武漢市特點和生產實際，武漢市測繪研究院制定了《武漢市第一次地理國情普查標準時點核準實施方案》，以保證在規(guī)定的時間內完成符合標準時點要求的全部普查成果。重點核準對象有：

圖1 標準時點核準與驗收入庫工作流程圖

1）地表覆蓋。檢查初始普查中TAG值為4的圖斑變化情況；非人工建造類別變更為人工建造類別以及人工建造類別發(fā)生顯著變化的情況；更新由人為因素導致的圖斑變化，不更新季節(jié)性、重復性變化；更新后的圖斑TAG值重新定義為5。

2）地理國情要素。更新變更的道路中心線、水系結構線以及上漲的高水位界；更新2014與2015年變更的各類行政區(qū)劃單元、社會經濟區(qū)域單元和城鎮(zhèn)綜合功能單元。

3）元數據。記錄變化區(qū)域的元數據，更新初始普查階段的元數據。

4）遙感解譯樣本。對新增地理要素、新增地表覆蓋類型以及標準時點核準變化較大的要素進行拍照取樣并納入到解譯樣本數據庫中。

1.1 更新區(qū)域的標定方式

標準時點核準包括自然和人文多方面內容，需充分利用遙感影像及各種普查資料確定變化區(qū)域，制定合理的更新規(guī)則，有利于提高工作效率和質量，更有助于普查成果與專項普查數據的協(xié)調一致[3]。以國普辦下發(fā)的2015年1～4月的資源三號衛(wèi)星影像、天繪衛(wèi)星影像為基礎，經ERDAS、PCI等遙感軟件進行區(qū)域網平差、FME進行坐標仿射變換以及INPHO軟件對圖像進行增強和勻色處理后即可作為標準時點核準工作的影像數據源[4]。更新過程主要結合以下4種方式標定變化區(qū)域：①對初始普查生產中TAG值為4的圖斑進行逐一核準，核準已有變化區(qū)域（如施工區(qū)、采掘場等）是否完成變化、范圍是否發(fā)生改變；②基于eCognition遙感影像變化檢測，對兩期遙感影像進行解譯分類并作對比分析，識別初始普查生產中TAG值為

1或3的圖斑中的變化區(qū)域（如房屋拆遷、農田改造等）；③協(xié)調市區(qū)相關委辦單位，收集與地理國情相關的專題資料，甄別出新增、變更的國情要素并進行定位上圖或外業(yè)核準；④對中心城區(qū)和重點變化區(qū)域（如BOUA8區(qū)域）采取人工排查為主，其他手段為輔，確保重點區(qū)域更新到位。綜合運用上述4種方法是快速鎖定變化區(qū)域、提高數據更新效率的關鍵。

1.2 利用FME軟件提高數據更新的效率

標準時點核準更新具有聯(lián)動效應，任何一處變化都要對地表覆蓋、地理國情要素、元數據、遙感解譯樣本進行同步更新，確保各類數據的一致性[5]。利用FME中的轉換器對數據進行二次處理可提高更新效率。以新增道路的更新為例，地表覆蓋中的無軌道路在國情要素中需采集道路中心線并依據相關專題資料或外業(yè)核準填寫道路名稱、車道數等屬性信息，利用FME中的CenterLineReplacer轉換器可同步生成新增道路的相關屬性，這樣既能保證中心線采集精度又能提高作業(yè)效率。再以LCA層更新后產生的面連續(xù)問題為例，按規(guī)范要求，CC分類碼一致且生產標記信息TAG值為1或3的相鄰圖斑可作融合處理，但不能與更新圖斑（TAG值為5）相融合。借助FME工具能有效解決這一問題，先經Test轉換器將TAG值分組分離，Passed用通道輸出TAG值為1或3的覆蓋要素，Failed通道輸出TAG值為5的要素，然后分別利用Dissolver轉換器依據CC碼值相同的條件計算相鄰圖斑，并導出接邊線用于人工修改，從而解決地表覆蓋數據CC碼相同的相鄰圖斑按TAG值自動融合的問題。模塊化編碼如圖2所示。

圖2 相鄰圖斑按TAG值自動融合

1.3 基于Arcpy的圖形屬性分離更新方法

對變化區(qū)域的國情要素更新主要涉及要素圖形修測和要素屬性更新2個方面。前者以標準時點核準影像為依據，后者則需在前者的基礎上經人工核準后修改。對于圖形變化小而屬性變化大的要素圖層，屬性修改需對該圖層要素進行獨占，從而降低了要素核準更新效率。為使圖形編輯與屬性修改兩部分并行開展，可將原編輯圖層轉為中心點層，使中心點的屬性修改與原圖層的圖形更新分開進行，通過在ArcGIS的PYTHON編譯器中調用Arcpy Module編寫的腳本實現空間分析、屬性替換的功能，核心函數利用了SelectLayerByLocation（空間匹配需要修改的要素）和CalculateField（計算需替換的屬性值）。然后在Toolbox中設計可視化界面，這樣便于設定待更新的屬性項，最后將更新過的中心點層與原圖層中的要素進行空間匹配并更新相應的屬性項。該方法適用于地理要素或元數據中圖形變化量小而屬性修改量大的圖層，避免了切分要素圖層后產生的后期接邊問題以及原圖層屬性項設置的更改。其Toolbox界面如圖3。

圖3 屬性替換Toolbox界面

2 成果檢查驗收階段的質量控制

根據《地理國情普查檢查驗收與質量評定規(guī)定》，實施單位需對成果質量進行過程檢查和最終檢查，對檢查結果進行修改并保存相關質檢記錄，上交省質檢站進行成果驗收。省質檢站根據地理國情普查成果資料種類分為資料審查組、概查組、詳查組、元數據及解譯樣本組5個分組展開質檢工作，確保成果質量。除文檔資料目錄規(guī)整由人工完成外，其余4個環(huán)節(jié)涉及成果種類多、數據量大、質量要求高，需要采用相應的機查程序輔助質檢，從而提高質檢效率。概查質檢采用地理國情普查成果質量檢查驗收軟件，詳查質檢采用Geoway Checker for NC 和武漢大學開發(fā)的國情普查質檢系統(tǒng)。

機查軟件能夠排查出大量關于數據完整性、邏輯一致性、屬性精度等方面的問題，如單一要素圖層中的懸掛點與偽結點、面重疊與縫隙、復合要素與最小上圖面積、屬性填寫不規(guī)范等[6]。利用相關要素層間的關系進行疊置分析，可排查如道路中心線是否落入LCA層中、水系面和結構線的關系、LCA層中水系要素與HYDA層的邏輯關系錯誤等問題。大部分機查錯誤可經人工修改解決，如元數據及解譯樣本，但對地表覆蓋數據中的合理性面連續(xù)（大于10萬節(jié)點圖斑需要分塊）和地理要素中合理性邏輯或屬性錯誤，需核實參考資料或相關技術文件確認無誤后，填寫合理性問題說明，供質檢驗收人員參考。

即使機查軟件的功能再強大也無法完全替代人工檢查環(huán)節(jié)。成果概查時要對要素屬性與參考資料一致性進行驗核，如跨區(qū)域或跨圖幅的重大地理要素（道路、水系等）需保持要素的連續(xù)性，不應出現某一國道貫穿武漢市，但中心區(qū)卻只采集了城市道路等類似錯誤；成果詳查時應避免地表覆蓋采集未考慮投影差改正以及城鎮(zhèn)功能單元未按圍墻采集造成的精度超限等問題。解譯樣本詳查則需考慮樣本照片拍攝主題是否明晰、拍攝距離和姿態(tài)是否與地表覆蓋圖斑協(xié)調一致等問題。對省質檢站驗收過程中提出的問題逐一整改后，需編寫相關統(tǒng)計報告，并最終通過普查成果驗收工作。

3 資料入庫階段的問題處理方法

成果驗收階段與資料入庫階段的檢查內容側重點不同，前者主要檢查測區(qū)內數據邏輯一致性、屬性與參考資料一致性、數據完整性等問題，而后者重點檢查測區(qū)間數據的邏輯一致性、數據結構的規(guī)范性等問題。為統(tǒng)一全省入庫數據的標準，利用ArcGIS對入庫前的數據進行預處理，包括弧段錯誤修復處理（densify）、幾何圖斑修復（repair geometry）、復合要素炸散處理（multipart to singlepart），以消除不同采編軟件數據規(guī)范不一致或數據轉換過程中軟件精度差異造成的結構性問題。

3.1 檢查軟件發(fā)現問題的排查

入庫預處理后的成果數據利用湖北省地理國情普查數據入庫檢查軟件逐項對要素數據、地表覆蓋、元數據、解譯樣本進行質檢。處理入庫質檢問題更多地要求作業(yè)員對照各種參考資料特別是外業(yè)調查情況來修改，不能為軟件質檢合格而修改合理性錯誤。入庫階段是以區(qū)縣級行政區(qū)為單元，而成果驗收階段以武漢市為整體驗收，因此需對成果驗收合格的庫數據進行分區(qū)裁切。裁切過程中會在接邊處產生較多微小面（低于1 m2）和面折刺（小于5°折角）問題，此類問題必須逐一修改。微小面采取就近就大合并原則，利用ArcGIS軟件中的Eliminate工具可批量處理這一問題，面折刺則通過在折角處增加結點，調整折角大小來處理。入庫檢查軟件對國情要素屬性項值域檢查、層內（層間）拓撲檢查、要素聯(lián)通性檢查存在部分誤報的錯誤，如飛地造成的行政區(qū)代碼完整性問題，需核實是否已按規(guī)范填寫行政區(qū)變更表；再如LRDL層RN值不連續(xù)、LCTL和LVLL層NAME值不連續(xù)等情況，出現這些問題時首先排查是否因邊界裁切造成，再依據參考資料和外業(yè)調查實際情況綜合判斷。但也有些看似誤報的錯誤，從數據邏輯嚴密性角度出發(fā)，也可能是人為原因造成，如孤立水系網錯誤，經核實水系資料或影像，大多因遺漏水系線或地下暗泉要素缺失等人為原因造成。最終排查的合理性錯誤需逐項填寫錯誤說明，以供入庫質檢人員審核。

3.2 接邊檢查過程中的質量控制

經入庫軟件質檢后的成果數據以區(qū)（縣）為單位與相鄰區(qū)（縣）進行接邊要素檢查，保證境界線兩側成果數據的空間位置和屬性值一致。由于接邊區(qū)（縣）面積和境界長度有別，直接對入庫數據進行軟件接邊檢查的運算負荷太大，最好先用FME軟件用邊界線緩沖區(qū)（如緩沖1 km2）對相鄰區(qū)（縣）數據進行裁切，再用裁切后的數據進行接邊檢查。利用ArcGIS的Model編譯器構造模塊化編程，實現裁切庫中同名的線、面要素層逐一接邊檢查。其基本思路是：對線接邊要素層（如HYDL、道路層等）需先將接邊線相交的線要素轉換為首尾節(jié)點要素（feature vertices to points），然后將邊界線上點要素進行空間疊置分析。分析結果中屬性相同且點間距為零的點表明線要素能夠完全接邊，而對點間距大于0或屬性項有差異的點，則視為線要素接邊有誤，并將該點保存至相應的問題圖層中，便于人工修改；對面接邊要素層（如BOUA1～9境界層、LCA層等）先按屬性項進行面融合處理，處理結果為合并面則表示該要素空間位置和屬性接邊均無問題。如為分離面則先核準雙邊要素是否已按資料填寫且存在合理的屬性不接邊情況（如BOUA1～9屬性不接邊屬合理），但對屬性必須接邊的面要素層（如LCA、HYDA層），則將未融合的要素提取接邊線段后，人工逐一修改。以上兩道工序能夠消除入庫成果的接邊問題，以便后續(xù)構建全省統(tǒng)一的普查成果本底數據庫。

4 結 語

第一次地理國情普查工作是對測繪地理信息部門的全面檢驗，也是推動測繪地理信息事業(yè)轉型升級的一次重大機遇[7]。地理國情普查本底數據庫包含豐富的數據成果，如地表覆蓋、地理國情要素、地理統(tǒng)計單元等，并從地理空間的角度客觀、綜合地分析評價國情國力，為助力武漢創(chuàng)新驅動發(fā)展和生態(tài)文明建設提供重要的信息保障，充分發(fā)揮測繪地理信息“基礎地理智庫”的作用。

[1] 國發(fā)[2013]9號.國務院關于開展第一次全國地理國情普查的通知[S].

[2] 國地普辦[2013]12號.第一次全國地理國情普查實施方案[S].

[3] 羅名海.武漢市地理國情普查的基本思路[J].地理空間信息，2013,11(6):1-2

[4] 余詠勝,王厚之,朱傳勇,等.地理國情普查地表覆蓋要素處理和優(yōu)化技術研究[J].測繪通報,2015(5):73-75

[5] 王秀琴,傅蓉.淺析地理國情要素數據的質量檢查[J].地理空間信息,2015,13(2):18-19

[6] 洪亮,汪洋,陳翠嬋,等.地表覆蓋和地理要素成果質檢的探討[J].地理空間信息,2015,13(3):6-8

[7] 陳俊勇.關于地理國情普查的思考[J].地理空間信息, 2014,12(2):1-3

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B

1672-4623（2016）10-0016-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.10.004

答星，碩士，高級工程師，注冊測繪師，主要從事攝影測量與遙感影像生產與應用、地理國情普查和監(jiān)測工作。

2015-11-20。

項目來源：精密工程與工業(yè)測量國家測繪地理信息局重點實驗室開放基金資助項目（PF2012-19）。