葛銀華+吳國青+康昆+劉明仁+王夢妮

摘要：針對城市用地及建筑信息數據質檢的繁瑣性，分析了用地及建筑信息數據的質量評定標準，研究了數據的組織結構、質檢項功能設計及數據質檢實現方法，研發(fā)了基于ArcEngine的城市用地及建筑信息數據質檢軟件，提高了數據質檢的準確性和效率。

關鍵詞：質量檢查；用地及建筑信息數據；ArcEngine

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）35-0255-03

Study on Quality Checking Method for Urban Land and Building Information Data

GE Yin-hua1， WU Guo-qing2 ， KANG Kun1 ， LIU Ming-ren1， WANG Meng-ni1

（1.School of Geomatics Science and Technology，Nanjing Tech University， Nanjing 211816， China； 2. Suzhou Surveying & Mapping Institute Co.，Ltd.， Suzhou 215006， China）

Abstract： In the view of the complexity of quality checking method for urban land and building information data， the quality evaluation standard of urban land and building information data is analyzed， the organizational structure of the data、quality checking function design and the implementation method of quality checking for data is studied， the quality checking software of urban land and building information data Based on ArcEngine is developed，improve the accuracy and efficiency of quality checking method for urban land and building information data.

Key words： quality checking； urban land and building information data； ArcEngine

1 背景

當前，城市用地及建筑信息數據廣泛應用于城市用地信息分析規(guī)劃平臺建設與電子地圖制作等多種GIS服務。同時，隨著社會經濟的高速發(fā)展，城市用地及建筑地塊亦隨之快速變化，為保證數據的時效性，需對數據進行定期更新。在數據采集、處理與入庫等操作中，由于儀器系統誤差、外界條件干擾和操作者誤操作等因素，經常會導致數據出錯。因此，數據質量檢查是數據入庫前的必要環(huán)節(jié)。傳統人工質量檢查的方式效率低且難以保證質檢精度，研究城市用地及建筑信息數據智能質檢方法顯得尤為重要。本文結合城市用地及建筑信息數據的組織結構，分析用地及建筑信息數據的質量評定標準，依據質量評定標準和實例數據設計并開發(fā)基于ArcEngine的城市用地及建筑信息數據質檢軟件，提高了數據生產及應用部門數據質量檢查的正確性和效率。

2 城市用地及建筑信息數據的組織結構

城市用地及建筑信息數據以ArcGIS的File Geodatabase格式存儲在空間數據庫中，分為分幅數據庫和總數據庫。根據地方用地及建筑信息數據標準，分幅數據庫名采用圖幅號+用地或建筑標識的命名規(guī)范。無論在分幅數據庫或總數據庫中，數據庫中只存在1個要素類，且均為面狀要素。若干質檢項需建立拓撲，拓撲的建立必須在要素集中，而數據庫中不存在要素集，數據庫結構對拓撲的建立產生了不便。

圖1為城市用地分幅數據庫525.00-507.50（GH）.gdb與建筑分幅數據庫525.00-507.50（JZ）.gdb的疊加效果，圖中深灰色要素為用地信息數據，淺灰色要素為建筑信息數據。在特定用地要素區(qū)域范圍內只能存在與用地要素相匹配的建筑要素，這是用地信息數據與建筑信息數據之間的重要關聯關系。

3 城市用地及建筑信息數據質檢軟件設計

3.1 軟件體系架構

ArcEngine是ArcGIS系列產品的開發(fā)平臺，具有簡潔、靈活、易用、可移植性強等優(yōu)點[1]，是一套完備的GIS組件庫和工具庫，可以開發(fā)自定義的GIS桌面程序[2]。本文基于ArcEngine二次開發(fā)平臺，完成城市用地及建筑信息數據的質量檢查功能。

如圖2所示，軟件依據平臺層、數據層、組件層和功能層進行設計。平臺層為軟件的運行平臺，屬于基礎層；數據層包括待質檢的產品數據庫，質量標準字典配置庫及質檢結果輸出數據庫等軟件使用的數據對象；組件層采用面向對象的思想，基于ArcEngine組件進行開發(fā)；功能層為人機交互主界面，承載質檢方案、質量檢查和入庫更新等功能，是整個軟件的核心，其設計質量直接影響著軟件的正確性與效率。

此外，軟件內部作了模塊化設計，降低了各功能的耦合性，提高了軟件的可維護性。在設計架構時，軟件在保證質檢準確性和效率的前提下，著重考慮靈活性和擴展性，采用模塊式開發(fā)和基于質量評定標準配置庫的方案設計，以滿足不同項目的需要[3]。

3.2 軟件主要功能設計

軟件功能主要分為質量檢查模塊和入庫更新模塊，其中質量檢查模塊針對用地及建筑信息數據庫進行批量化檢查，入庫更新模塊是對質檢通過的數據進行自動入庫更新工作。根據地方用地及建筑質量檢查標準規(guī)范，質量檢查模塊主要包含以下檢查項：1）文件規(guī)范性檢查；2）結構符合性檢查；3）要素類名稱正確性檢查；4）面重疊檢查；5）有效區(qū)域檢查；6）用地范圍與建筑范圍拓撲關系檢查；7）用地類型與建筑類別一致性檢查；8）微小面檢查；9）接邊檢查；10）面裂隙檢查；11）用地編碼有效性檢查；12）鄰近用地要素編碼唯一性檢查；13）建筑類別/結構/層數有效性檢查。endprint

4 城市用地及建筑信息數據質檢軟件的實現及應用

4.1 軟件實現

根據用地及建筑信息數據質檢的實際應用需求，以“簡單實用，易于擴展”為原則，在Windows環(huán)境下，基于Visual Studio 2010開發(fā)環(huán)境和ArcEngine組件，采用C#編程語言，設計開發(fā)了用地及建筑信息數據質檢軟件。在城市用地及建筑信息數據的質量檢查方面，軟件可取代ArcGIS桌面產品，達到節(jié)約成本、提高質檢正確性和效率的目的[4]，軟件界面如圖3所示。

在軟件中進行用地GDB、建筑GDB和質檢輸出路徑輸入（路徑可為單一數據庫路徑或多個數據庫的文件夾路徑）、檢查項勾選、閾值輸入等操作便可對數據進行質量檢查，將質檢結果數據庫與原數據庫進行疊加，可快速定位錯誤數據供工作人員進行復核修改。在人機交互過程中，軟件對閾值格式不正確與路徑不存在等各種可能出現錯誤的情況設定了應對處理程序，提高了軟件的健壯性。軟件還設定了檢查項勾選狀態(tài)的記憶、閾值的記憶與全選反選等多種便捷的功能，使軟件操作更為簡便。

4.1.1 基礎功能的實現

1） 路徑的自動解析

路徑輸入存在數據庫全路徑與文件夾路徑兩種模式。全路徑可實現對任意單個數據庫的質檢；文件夾路徑可實現對文件夾下所有數據庫的批量質檢。程序在執(zhí)行時獲取路徑框中字符串，首先判斷該路徑是否存在，若不存在則報錯，若存在則解析字符串，若字符串以.gdb結尾，則判斷此路徑為數據庫全路徑并讀取該路徑數據庫，若解析字符串得出路徑不是以.gdb結尾，則判為文件夾路徑并尋找該文件夾下所有后綴名為.gdb的文件，批量讀取這些數據庫進行質檢。質檢結果輸出路徑為文件夾路徑，軟件將在文件夾下自動生成質檢結果。

2） 模版數據庫的建立

顧及軟件的運行速度，在軟件安裝目錄下建立ErrGDB.gdb、subsheet.gdb和TempGDB.gdb三個模版數據庫。其中，ErrGDB.gdb為質檢結果模版數據庫，數據庫中已建有各質檢項模板要素類，程序進行質檢結果輸出時，將ErrGDB.gdb拷貝到設定的質檢結果路徑下，將各質檢項檢查結果寫入各模版要素類，沒有寫入質檢結果的要素類被刪除；SubSheet.gdb為接幅表數據庫，存儲有圖幅信息數據，主要用于有效區(qū)域檢查和接邊檢查等涉及圖幅的檢查項；TempGDB.gdb用于拓撲的建立，TempGDB.gdb下設有要素集，因為待質檢數據庫中不存在要素集，面重疊檢查和面裂隙檢查等檢查項需建立拓撲，而拓撲的建立必須在要素集中，所以檢查時將要素類拷貝到TempGDB.gdb下的要素集中進行拓撲分析，可較好地解決待檢查數據庫不能進行拓撲分析的弊端。以上模板數據庫的建立解決了用地及建筑信息數據庫組織結構的弊端，同時提高了軟件的運行效率。

4.1.2 質檢功能的實現

質檢模塊功能中的用地范圍與建筑范圍拓撲關系檢查、用地類型與建筑類別一致性檢查和接邊檢查實現方法如下：

1） 用地范圍與建筑范圍拓撲關系檢查

城市用地和建筑存在任一建筑必然屬于某一類型用地的關系，因此，數據庫中用地要素與建筑要素之間正確的空間拓撲關系為：建筑要素必然被某一用地要素完全包含。此檢查的目的是查出不符合用地要素與建筑要素之間正確空間拓撲關系的區(qū)域，即用地要素與建筑要素存在覆蓋的區(qū)域。實現流程如圖4所示。

顧及檢查項需建立拓撲，將用地數據庫和建筑數據庫分別拷貝到TempGDB.gdb下的要素集中，建筑數據庫拷貝一份，用地數據庫拷貝兩份；通過面覆蓋拓撲檢查出建筑與用地要素類間存在面覆蓋的建筑要素，將存在面覆蓋的建筑要素拷貝到用地分類要素類中進行要素類內的面重疊拓撲檢查出面重疊的部分；通過另一份用地分類要素類同一要素類中的面重疊拓撲檢查出用地分類要素類中本身存在的面重疊部分；將要素類間的面重疊部分剔除掉用地要素類內的面重疊部分即為最終質檢結果。

2） 用地類型與建筑類別一致性檢查

城市用地和建筑的屬性關聯關系為特定屬性用地中必然只能包含特定一種或幾種屬性的建筑。進而在數據庫中表示為被用地要素完全包含的建筑要素的屬性關聯關系滿足特定用地要素內部可包含建筑要素類別的標準，部分標準規(guī)范如表1所示。此檢查的目的是查出不符合用地要素與建筑要素正確的屬性關聯關系的要素。

該檢查項功能實現的過程中首先通過空間關系查詢，獲取用地分類要素完全包含的建筑分類要素后進行關聯，對匹配的用地分類要素及建筑分類要素按照配置表中“用地要素內部可包含的建筑要素”這一標準進行對比判斷，獲取建筑要素“建筑類別”屬性值和與其關聯的用地要素“代碼”屬性值不滿足配置庫的要素，這些要素就是用地類型與建筑類別一致性檢查的檢查結果。

3） 接邊檢查

城市用地及建筑信息數據是按圖幅進行生產的，因此跨圖幅要素被分割，相鄰圖幅邊界附近的要素因為生產中的差錯會產生位置錯位及屬性不一致等情況。為保證圖幅數據合并時相鄰圖幅接邊數據的一致性，必須進行接邊檢查。此檢查的目的是查出當前圖幅與鄰近圖幅存在的接邊錯誤的要素。檢查流程如圖5所示。

接邊檢查過程中，首先根據當前分幅數據庫名解析得到圖幅號，根據圖幅號獲取本圖幅及相鄰圖幅數據。解析圖幅號獲取四個角點坐標，依據角點坐標生成四條接邊線段，循環(huán)接邊線段，每次循環(huán)中根據接邊線段生成緩沖區(qū)，剔除緩沖區(qū)外要素得到接邊要素，為本圖幅及相鄰圖幅的兩個接邊要素集。循環(huán)當前圖幅接邊要素，并嵌套循環(huán)相鄰圖幅接邊要素進行位置與屬性檢查，將檢查結果輸出[5]。

4.2 工程應用

目前該軟件應用于2015-2016年張家港市全市域用地及建筑信息數據質量檢查入庫項目，在數據生產的質量檢查入庫環(huán)節(jié)中，通過該軟件對數據進行質量檢查，與以往的質量檢查入庫方式相比，減少了人工檢查的繁瑣過程，提高了數據質量檢查的效率與準確度，取得了良好的效果，有效地保證了數據生產過程中的質量控制要求。同時，對于用地及建筑分幅數據庫的批量檢查與入庫，圖幅數目越大，該軟件的優(yōu)勢更為明顯。

5 結束語

城市用地及建筑信息數據的質量對數據的應用產生重要的影響。本文針對數據在生產過程中質檢環(huán)節(jié)的繁瑣性，分析用地及建筑信息數據的質量評定標準，研究數據的組織結構、質檢項功能設計及數據質檢實現方法，借助ArcEngine二次開發(fā)平臺編寫程序，研發(fā)了基于ArcEngine的城市用地及建筑信息數據質檢軟件。該軟件能滿足城市用地及建筑信息數據的質量檢查及入庫更新需求，具有良好的通用性和可靠性，一定程度上提高了數據質檢的準確性和效率，其中質檢項功能的實現思路對數據生產及應用部門具有一定的參考價值。

參考文獻：

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[3] 陳飛， 龔建輝， 陳中林， 等. 基于規(guī)則的地理國情普查質量檢查系統的設計與實現[J]. 測繪通報， 2016（3）：122-125.

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[5] 彭春暉， 周康， 楊秋菊. 基于要素屬性匹配的多圖幅數據自動接邊方法研究[J]. 現代測繪， 2017， 40（4）：38-41.endprint