地理信息數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及優(yōu)化

李兆雄，楊小琴

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶 400015）

地理信息數(shù)據(jù)是空間地物及其信息的高度提煉，具有嚴(yán)密的拓?fù)潢P(guān)系，高質(zhì)量的地理信息數(shù)據(jù)是其得以高效應(yīng)用的基礎(chǔ)。地理信息數(shù)據(jù)空間關(guān)系的復(fù)雜性，導(dǎo)致生產(chǎn)難度增大。本文在航測(cè)內(nèi)業(yè)立體采集數(shù)據(jù)成果質(zhì)量檢查實(shí)踐的基礎(chǔ)上，擬探索開(kāi)發(fā)出一系列程序，協(xié)助編輯人員進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、錯(cuò)誤查找、錯(cuò)誤批量修正優(yōu)化等，從而提高編輯效率和質(zhì)量，確保生產(chǎn)出合格的地理信息數(shù)據(jù)。

1 程序功能

地理信息數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及優(yōu)化主要處理2類問(wèn)題。一是將懸掛點(diǎn)等需要人工判斷其合理性的問(wèn)題標(biāo)識(shí)出來(lái)，二是對(duì)能夠自動(dòng)處理的諸如水系采集方向錯(cuò)誤等問(wèn)題的修改和優(yōu)化。概括起來(lái)主要解決以下問(wèn)題：

1）冗余節(jié)點(diǎn)去除。去除重復(fù)節(jié)點(diǎn)和偏離主線一定限差內(nèi)的節(jié)點(diǎn)（道格拉斯節(jié)點(diǎn)抽稀），從而減少數(shù)據(jù)量，提高數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率。

2）查找或直接去除線的自相交、自打折、自重復(fù)、尖角。

3）標(biāo)識(shí)有向線的采集方向，有些線要素具有嚴(yán)格的方向要求，例如單行道公路，它們是不能自動(dòng)判別錯(cuò)誤的，需要標(biāo)識(shí)其方向由人工判斷準(zhǔn)確與否。

4）標(biāo)識(shí)或修改水系要素的流向，標(biāo)識(shí)水系要素中最高處與最低處節(jié)點(diǎn)，標(biāo)識(shí)或修改水系要素中高程異常節(jié)點(diǎn)的高程，等高線節(jié)點(diǎn)高程異常檢查。

5）根據(jù)設(shè)置，對(duì)相關(guān)要素最近捕捉點(diǎn)處加節(jié)點(diǎn)，相交處加節(jié)點(diǎn)。最近點(diǎn)捕捉及相交線沒(méi)有捕捉是AutoCAD采集中不可避免的，但這樣會(huì)導(dǎo)致捕捉處或相交處沒(méi)有產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)，后期批量增加節(jié)點(diǎn)是不可或缺的。

6）檢查懸掛點(diǎn)。斷頭線有些是合理的，例如斷頭路，但有些是沒(méi)有捕捉到相關(guān)節(jié)點(diǎn)，需要標(biāo)識(shí)出來(lái)以利于排查。

7）檢查偽節(jié)點(diǎn)，或直接消除偽節(jié)點(diǎn)。同一條線因采集中斷或其他原因造成被分成幾段，可標(biāo)識(shí)排查，或直接通過(guò)線連接來(lái)消除偽節(jié)點(diǎn)。

8）檢查相交線處節(jié)點(diǎn)高差，標(biāo)識(shí)結(jié)果，或直接修改高差限差內(nèi)節(jié)點(diǎn)使其高程一致。立體相交的要素（例如橋梁與河流）其相交點(diǎn)高程是不一致的，需要區(qū)分對(duì)待。

9）相關(guān)要素間面重疊、線重疊、面縫隙等檢查與消除。

10）點(diǎn)、線、面、文字要素類型匹配檢查。

11）自封閉線順（逆）時(shí)針檢查或修改，多要素封閉線（例如斜坡上下坡）順（逆）時(shí)針檢查或修改。一些數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)封閉要素的節(jié)點(diǎn)順（逆）時(shí)針?lè)较蚓哂袊?yán)格的規(guī)定。

12）相關(guān)要素構(gòu)面。面要素一般是在相關(guān)線要素的基礎(chǔ)上構(gòu)面生成。

2 功能實(shí)現(xiàn)

2.1 開(kāi)發(fā)平臺(tái)選擇

本文采用FME進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)技術(shù)探討。FME能夠處理多種數(shù)據(jù)格式的源數(shù)據(jù)，AutoCAD、MicroStation、MapInfo、ArcGIS等數(shù)據(jù)均可作為檢查與優(yōu)化的數(shù)據(jù)，同一檢查程序可用于各種不同數(shù)據(jù)源的質(zhì)量檢查及優(yōu)化，檢查結(jié)果可用多種數(shù)據(jù)格式和多種表現(xiàn)形式輸出。本文采用圖形標(biāo)識(shí)作為檢查結(jié)果輸出形式，以圓圈或復(fù)制原圖形數(shù)據(jù)來(lái)標(biāo)志錯(cuò)誤位置，以圖層來(lái)標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤類型。

2.2 程序設(shè)計(jì)步驟

利用FME開(kāi)發(fā)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查程序非常靈活，一個(gè)檢查程序可具有一個(gè)或多個(gè)檢查功能，根據(jù)生產(chǎn)需要組合。每個(gè)檢查功能的開(kāi)發(fā)基本都按以下步驟進(jìn)行。

1）明確檢查功能內(nèi)容。首先要搞清楚每個(gè)檢查功能的確切內(nèi)容，只有完全明白了各個(gè)檢查功能的實(shí)質(zhì)才有可能設(shè)計(jì)出正確適用的程序。例如，首先要搞清楚偽節(jié)點(diǎn)的概念，才有可能正確找出偽節(jié)點(diǎn)的位置。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，偽節(jié)點(diǎn)就是本應(yīng)為一個(gè)線實(shí)體卻分成2個(gè)線實(shí)體的連接處節(jié)點(diǎn)。

2）制定實(shí)現(xiàn)檢查功能思路。FME優(yōu)點(diǎn)是可充分發(fā)揮空間想象能力，能夠以幾何方式解決問(wèn)題。偽節(jié)點(diǎn)檢查的設(shè)計(jì)思路是，首先提取線實(shí)體的首末端點(diǎn)空間坐標(biāo)，判斷其如果首末坐標(biāo)一樣，則為閉合線；對(duì)剩余所有線實(shí)體的首末端點(diǎn)進(jìn)行比較，如果其同時(shí)滿足2個(gè)條件則此端點(diǎn)處是偽節(jié)點(diǎn)：第一個(gè)條件是坐標(biāo)相同，第二個(gè)條件是可判斷其能合并為一個(gè)線實(shí)體（要素代碼必須相同，其他部分屬性相同才可視為同一實(shí)體的也需要比較）。

3）按照思路進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。偽節(jié)點(diǎn)檢查的程序?qū)崿F(xiàn)為，對(duì)需要檢查的線實(shí)體逐一編號(hào)確定其ID；提取首末端點(diǎn)坐標(biāo)信息，形成每條線的2端點(diǎn)信息；為減少計(jì)算工作量，去掉每條記錄的圖形實(shí)體，使用屬性信息即可實(shí)現(xiàn)功能；以ID及空間坐標(biāo)進(jìn)行比較，如果相同，表明該2點(diǎn)為閉合線的首末端點(diǎn)，剔除其中一個(gè)；以空間坐標(biāo)及要素代碼等屬性進(jìn)行比較，如果相同，表明該端點(diǎn)處為偽節(jié)點(diǎn)；在偽節(jié)點(diǎn)處生成圓圈以標(biāo)識(shí)偽節(jié)點(diǎn)位置，圖1為偽節(jié)點(diǎn)檢查的FME程序。

4）調(diào)試程序。準(zhǔn)備一些測(cè)試數(shù)據(jù)，在其中設(shè)置一些偽節(jié)點(diǎn)，反復(fù)測(cè)試，直到程序能全部準(zhǔn)確地找到所有偽節(jié)點(diǎn)為止。

圖1 偽節(jié)點(diǎn)檢查FME程序

3 結(jié) 語(yǔ)

FME可快速構(gòu)建地理信息數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，開(kāi)發(fā)出適用的生產(chǎn)輔助程序集。而地理信息數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及優(yōu)化是測(cè)繪地理信息行業(yè)在數(shù)據(jù)生產(chǎn)及建庫(kù)環(huán)節(jié)中的重要工作，其功能隨著地理信息技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展會(huì)不斷增加和提高，在熟練掌握了基本程序開(kāi)發(fā)的方法后，這些功能擴(kuò)展就變得非常簡(jiǎn)單。

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