許雪玲
(福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,福建 福州 350003)
福建生物防火林帶空間數(shù)據(jù)整合與質(zhì)檢方法
許雪玲
(福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,福建 福州 350003)
在分析福建省生物防火林帶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)狀況的基礎(chǔ)上,提出一套統(tǒng)一的技術(shù)方案,并制定數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、確立數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的內(nèi)容及人機(jī)結(jié)合的質(zhì)量檢查方法;進(jìn)而使用ArcObject與Visual FoxPro語(yǔ)言編制數(shù)據(jù)質(zhì)量批量檢查的程序,提高數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的效率,應(yīng)用于福建省生物防火林帶數(shù)據(jù)的整合實(shí)踐中。
生物防火林帶;矢量數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)質(zhì)量;計(jì)算機(jī);福建省
生物防火林帶是加強(qiáng)森林火災(zāi)預(yù)防的基礎(chǔ)工作,是提高森林的阻火效能、預(yù)防和控制森林火災(zāi)的一個(gè)有效手段[1]。目前,福建省生物防火林帶現(xiàn)狀數(shù)據(jù)尚未進(jìn)行矢量化整合,無(wú)法直觀掌握數(shù)據(jù)情況。由于缺乏整合后的詳細(xì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐,福建省的防火林帶分布、林帶長(zhǎng)度、有效防火的控制面積等諸多基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)無(wú)法獲得,造成宏觀尺度上仍難以掌握生物防火林帶的整體狀況,對(duì)各級(jí)政府和林業(yè)管理部門決策造成困難。
利用GIS的空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),可以在現(xiàn)有林業(yè)資源數(shù)據(jù)、地形、遙感等空間數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上,整合現(xiàn)有防火林帶矢量數(shù)據(jù),建立生物防火林帶的空間數(shù)據(jù)庫(kù),可為全省防火林帶空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),可用于實(shí)現(xiàn)林帶防火實(shí)時(shí)監(jiān)控,模擬林火擴(kuò)散蔓延、阻滯效果,分析防火、撲火最優(yōu)路徑、計(jì)算火災(zāi)逃離撤離路線,使各種綜合分析、輔助決策服務(wù)等后期應(yīng)用成為可能。同時(shí),規(guī)劃數(shù)據(jù)入庫(kù),為林帶實(shí)時(shí)更新提供基礎(chǔ)依據(jù)。在充分利用現(xiàn)有阻隔帶信息的基礎(chǔ)上,規(guī)劃營(yíng)造生物防火林帶,逐步形成生物防火林帶與自然阻隔帶、工程阻隔帶相互銜接的林火阻隔網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上,依托基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范、全面的圖形屬性信息,以及各種信息資源的共享,可以提高數(shù)據(jù)管理的質(zhì)量和效率[2-3];并可以便捷地分析防火林帶是否達(dá)到布局合理、集中連片、網(wǎng)絡(luò)閉合效果,是否有利于森林經(jīng)營(yíng)活動(dòng)和資源管理,是否能夠達(dá)到生態(tài)防護(hù)效應(yīng),建設(shè)出符合要求的防火壁壘。
福建省生物防火林帶數(shù)據(jù)大部分尚未進(jìn)行矢量化整合,小部分縣市在資源數(shù)據(jù)面狀圖層上直接勾繪少量林帶數(shù)據(jù),未形成專屬的空間專題數(shù)據(jù)。而現(xiàn)有的小部分?jǐn)?shù)據(jù),由于很大一部分現(xiàn)有生物防火林帶寬度是7~10 m,基于1∶10000基礎(chǔ)底圖上勾繪面狀圖層,誤差大;數(shù)據(jù)質(zhì)量沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn),與實(shí)際情況差別很大;各個(gè)縣市對(duì)生物防火林帶數(shù)據(jù)的生產(chǎn)各自為政,數(shù)據(jù)成果不統(tǒng)一,不同地區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容、屬性差別很大,數(shù)據(jù)格式各異,無(wú)法直接相互調(diào)用,也不利于全省數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用。
為了有效整合生物防火林帶數(shù)據(jù)并保證數(shù)據(jù)合理、客觀、準(zhǔn)確、有效,本研究建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式,提出統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量要求,有利于生物防火林帶數(shù)據(jù)在福建省范圍的整體控制。其中核心的質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)是采用計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)判別的方式,從數(shù)據(jù)生產(chǎn)到數(shù)據(jù)匯總各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查,保證數(shù)據(jù)規(guī)范一致。
1.1 技術(shù)規(guī)范
1.1.1 生物防火林帶數(shù)據(jù)規(guī)范 生物防火林帶建設(shè)按照國(guó)家林業(yè)局即將頒布的《林火阻隔系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求,為了規(guī)范福建省的空間數(shù)據(jù),建立統(tǒng)一的線狀矢量圖層,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),構(gòu)建屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯關(guān)系規(guī)則。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1~表2,邏輯關(guān)系規(guī)則見(jiàn)表3~表4。
表1 生物防火林帶現(xiàn)狀矢量圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表
表2 生物防火林帶規(guī)劃矢量圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表
表3 現(xiàn)狀生物防火林帶邏輯關(guān)系規(guī)則表
表4 規(guī)劃防火林帶邏輯關(guān)系規(guī)則表
1.1.2 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求 為了與各地資源數(shù)據(jù)保持一致,平面坐標(biāo)、投影方式符合統(tǒng)一要求,數(shù)據(jù)使用高斯克呂格3°帶投影,北京54坐標(biāo)系。
1.1.3 最小圖面區(qū)劃范圍 根據(jù)矢量化數(shù)據(jù)采用的地形圖比例尺,以及生物防火林帶現(xiàn)狀,確定最小圖面區(qū)劃林帶長(zhǎng)度?,F(xiàn)有林帶符合寬度在7 m以上,且長(zhǎng)度100 m以上條件;規(guī)劃設(shè)計(jì)生物防火林帶寬度15 m以上,連續(xù)長(zhǎng)度1 km以上可以上圖入庫(kù)。
圖1 幾種拓?fù)溴e(cuò)誤樣例
圖2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢查流程圖
1.1.4 精度要求 在地形圖上繪制生物防火林帶時(shí),要求林帶位置與實(shí)際地理位置的偏差控制在10 m范圍以內(nèi)。
1.2 質(zhì)量要求
1.2.1 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)符合規(guī)范 由于使用高斯克呂格3°分帶投影,而福建省跨越117°帶與120°帶2個(gè)帶系。所以不同縣市區(qū)、設(shè)區(qū)市根據(jù)實(shí)際地理位置,確定正確的中央經(jīng)度,選擇合適的坐標(biāo)投影帶。以118.5°經(jīng)線為界,118.5°以西的縣中央經(jīng)度為117°,以東的縣中央經(jīng)度為120°,跨越118.5°經(jīng)線則選擇靠地理幾何中心的一側(cè),比如,浦城縣坐標(biāo)系選擇中央經(jīng)度為117°,永泰縣坐標(biāo)系選擇中央經(jīng)度為120°。省級(jí)數(shù)據(jù)中央經(jīng)度為117°,數(shù)據(jù)按39°分帶進(jìn)行匯總。
1.2.2 屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)合理 由于福建省各縣市數(shù)據(jù)生產(chǎn)方式不同,使用軟件不同,在統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式基礎(chǔ)上,需要對(duì)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相關(guān)關(guān)系進(jìn)行控制,以確??臻g數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng),提交的矢量圖層,圖形、圖斑數(shù)據(jù)必須與屬性數(shù)據(jù)完全關(guān)聯(lián)。
1.2.3 圖層的綜合性要求,接邊檢查與屬性值正確性檢查 圖層的綜合性要求是對(duì)圖面與外業(yè)調(diào)查結(jié)果、實(shí)地情況的核查;接邊檢查即相鄰縣市間接邊吻合度,接邊誤差是否滿足要求;屬性值正確性檢查:圖斑屬性與外業(yè)調(diào)查底圖和調(diào)查表內(nèi)容是否保持一致。
1.2.4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合統(tǒng)一規(guī)范,邏輯關(guān)系準(zhǔn)確 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤,福建省各縣市數(shù)據(jù)庫(kù)混亂,不統(tǒng)一,會(huì)導(dǎo)致全省數(shù)據(jù)無(wú)法拼接;邏輯檢查是數(shù)據(jù)表格內(nèi)容的檢查,檢查其中不符合林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、不符合填表要求與不符合常理的因子。
1.2.5 圖面清晰,拓?fù)潢P(guān)系準(zhǔn)確 拓?fù)錂z查是對(duì)圖面質(zhì)量的控制,主要是生物防火林帶重復(fù)繪制、林帶閉合、林帶交叉、超線等問(wèn)題。如果沒(méi)有修正拓?fù)溴e(cuò)誤,可能存在林帶沒(méi)有閉合、林帶重復(fù)繪制、林帶交叉、超線部分面積未扣等情況,導(dǎo)致林帶面積少算、重復(fù)計(jì)算、超量計(jì)算等問(wèn)題。幾種拓?fù)溴e(cuò)誤樣例見(jiàn)圖1。由于是線狀數(shù)據(jù),本研究提出以下拓?fù)湟螅孩俨煌亻g不能有線重合(圖1a);②不同要素間不能有線交叉(圖1b);③不能有懸掛節(jié)點(diǎn)(圖1c、圖1d);④一個(gè)線要素只能由單一部分組成(對(duì)應(yīng)同一個(gè)屬性的要求,在圖面上表現(xiàn)為不連續(xù)的線條)。
***縣規(guī)劃防火林帶矢量圖層_39.dbfID 8字段長(zhǎng)度錯(cuò)誤,應(yīng)為 6找不到字段名:設(shè)區(qū)市縣名稱 8字段長(zhǎng)度錯(cuò)誤,應(yīng)為 20找不到字段名:鄉(xiāng)鎮(zhèn)名SJLBDBXB 90字段長(zhǎng)度錯(cuò)誤,應(yīng)為 100長(zhǎng)度 8字段長(zhǎng)度錯(cuò)誤,應(yīng)為 9長(zhǎng)度 0小數(shù)位錯(cuò)誤,應(yīng)為 2…… …… ……數(shù)據(jù)庫(kù)字段個(gè)數(shù)應(yīng)該有22個(gè);實(shí)際字段個(gè)數(shù)為18個(gè);對(duì)應(yīng)字段個(gè)數(shù)為:15個(gè);對(duì)應(yīng)不上標(biāo)準(zhǔn)字段個(gè)數(shù)為:7個(gè);缺乏字段個(gè)數(shù)為7個(gè);多余字段個(gè)數(shù)為3個(gè);
圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤列表樣例
圖4 邏輯關(guān)系檢查流程圖
1.2.6 數(shù)據(jù)提交格式 數(shù)據(jù)統(tǒng)一按照ESRI公司提出的shp數(shù)據(jù)格式提交。
生物防火林帶空間數(shù)據(jù)要與實(shí)地一致、與外業(yè)調(diào)查內(nèi)容統(tǒng)一,圖層應(yīng)嚴(yán)格按照外業(yè)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)繪與錄入??臻g數(shù)據(jù)要求與現(xiàn)有交通資源數(shù)據(jù)、森林資源數(shù)據(jù)、地形圖空間信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保持一致,因此需要在整合多種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行繪制,將生物防火林帶落實(shí)到圖面上。具體方法和分工依不同行政級(jí)別分為3種:①縣級(jí)。各個(gè)縣市區(qū)依據(jù)最新森林資源成果,結(jié)合森林經(jīng)營(yíng)活動(dòng)檔案等資料,在現(xiàn)有生物防火林帶綜合底圖上,根據(jù)技術(shù)規(guī)范及數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,在外業(yè)調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行圖面區(qū)劃,并錄入外業(yè)調(diào)查表格信息;轉(zhuǎn)繪圖面信息到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量圖層上,錄入相關(guān)屬性。數(shù)據(jù)成果按照技術(shù)規(guī)范,通過(guò)質(zhì)量檢查程序進(jìn)行自檢,并對(duì)檢查結(jié)果信息進(jìn)行修改。②地市級(jí)。負(fù)責(zé)縣級(jí)數(shù)據(jù)質(zhì)量把關(guān),質(zhì)量合格的數(shù)據(jù)拼接形成市級(jí)的空間矢量數(shù)據(jù)。③省級(jí)。對(duì)全省數(shù)據(jù)檢查驗(yàn)收,數(shù)據(jù)匯總合并,形成統(tǒng)一的省級(jí)生物防火林帶空間數(shù)據(jù),建立為各種應(yīng)用提供支持的數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.1 質(zhì)量檢查內(nèi)容
質(zhì)量檢查內(nèi)容包括圖層的綜合性檢查、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)檢查、屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)合理性檢查、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢查、邏輯關(guān)系檢查、拓?fù)潢P(guān)系檢查等。其中圖層的綜合性、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)合理性檢查需要人工核對(duì)和判斷,而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、邏輯關(guān)系、拓?fù)潢P(guān)系檢查由于數(shù)據(jù)量極大,對(duì)應(yīng)的規(guī)則多而復(fù)雜,極容易誤查漏查,檢查不到位,因此采用編制相應(yīng)計(jì)算機(jī)程序的方法進(jìn)行批量檢查。
拓?fù)潢P(guān)系檢查,通過(guò)計(jì)算機(jī)程序,調(diào)用ArcGIS軟件的AO控件,構(gòu)建空間庫(kù),建立拓?fù)湟?guī)則后自動(dòng)進(jìn)行拓?fù)錂z查。拓?fù)潢P(guān)系檢查結(jié)果的拓?fù)湫薷膭t需人工處理。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢查,各縣市數(shù)據(jù)生產(chǎn)方式不同,提交的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一,提交的每個(gè)數(shù)據(jù)都需要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制,采用編寫計(jì)算機(jī)程序?qū)Ω鲾?shù)據(jù)的所有字段分別檢查核對(duì)。邏輯關(guān)系檢查,生物防火林帶每條記錄的每個(gè)屬性值都必須符合邏輯標(biāo)準(zhǔn),需要與標(biāo)準(zhǔn)邏輯關(guān)系進(jìn)行逐條核對(duì),工作量大,人工檢查精度不高,用計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)處理,批量檢查效率高,精確合理。對(duì)檢查結(jié)果的異常數(shù)據(jù)再進(jìn)行人工校對(duì)修改。Visual FoxPro(VF)對(duì)設(shè)備條件要求不高,數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng),對(duì)shp格式的數(shù)據(jù)庫(kù)在不改變其原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上可以直接檢查數(shù)據(jù)內(nèi)容,且編譯結(jié)果脫離系統(tǒng)可以直接運(yùn)行,操作起來(lái)簡(jiǎn)單又方便,適于下發(fā)到各個(gè)地方檢查,因此選擇VF編程對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、邏輯關(guān)系進(jìn)行檢查。
目前空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與控制方法已經(jīng)很成熟[5-10],但是通過(guò)計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行自動(dòng)檢查的方法研究卻比較少。計(jì)算機(jī)編程自動(dòng)檢查是本次質(zhì)量檢查的關(guān)鍵點(diǎn),這里主要介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢查、屬性邏輯檢查等批量檢查方法。
3.2 質(zhì)量檢查關(guān)鍵技術(shù)
3.2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢查 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢查包括數(shù)據(jù)庫(kù)字段名稱、字段類型、字段長(zhǎng)度、小數(shù)位等檢查,通過(guò)編制計(jì)算機(jī)程序,首先讀取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)字段結(jié)構(gòu)表,將生物防火林帶空間數(shù)據(jù)庫(kù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表比對(duì),直接記錄數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不合格的錯(cuò)誤類型,以便反饋修改,詳細(xì)流程見(jiàn)圖2。
3.2.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢查樣例 使用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量自動(dòng)檢查,質(zhì)量控制要點(diǎn)不缺不漏,檢查完整到位,且速度快。以某縣為例,22個(gè)標(biāo)準(zhǔn)字段,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢查結(jié)果列表以毫級(jí)速度便可獲取,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤依次列出(圖3);修改待查數(shù)據(jù)庫(kù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)保持一致,一共修改26項(xiàng),所需時(shí)間約3 s。
3.2.3 邏輯關(guān)系檢查 邏輯關(guān)系檢查是對(duì)防火林帶矢量數(shù)據(jù)的屬性信息依次逐條檢查,此過(guò)程需要嵌套2次循環(huán)。即將每一條林帶的屬性與邏輯規(guī)則表的每個(gè)表達(dá)式逐個(gè)核對(duì),提取邏輯錯(cuò)誤的記錄,寫入數(shù)據(jù)庫(kù)表,該流程需要對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的每一條林帶遍歷1次,詳細(xì)流程見(jiàn)圖4。
表5 邏輯關(guān)系檢查結(jié)果部分列表
3.2.4 邏輯關(guān)系檢查實(shí)例 以某縣為例,865條記錄,檢查結(jié)果列表以毫級(jí)速度便可獲取(表5)。邏輯錯(cuò)誤列表依數(shù)據(jù)庫(kù)記錄逐條列出,對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果核查與數(shù)據(jù)修改都很方便。全省初查數(shù)據(jù)3萬(wàn)多條數(shù)據(jù)記錄,檢查獲得約1萬(wàn)條錯(cuò)誤結(jié)果,所用時(shí)間約10 s。
通過(guò)分析福建省現(xiàn)有生物防火林帶空間數(shù)據(jù)的詳細(xì)狀況,提出了技術(shù)規(guī)范與質(zhì)量要求,通過(guò)使用ArcObject與Visual FoxPro語(yǔ)言編程技術(shù),開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)批量檢查程序,進(jìn)行拓?fù)錂z查、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢查、邏輯關(guān)系檢查,建立數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的核心方法,并應(yīng)用于福建省生物防火林帶的現(xiàn)狀與規(guī)劃數(shù)據(jù)整合入庫(kù)與數(shù)據(jù)質(zhì)量控制,為生物防火林帶的空間矢量數(shù)據(jù)的整合與入庫(kù)建立了模板,可應(yīng)用于類似的海量空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)與質(zhì)量管理。
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Vector Data Integration and Data Quality Management of Biological Fire-prevention Belt in Fujian Province
XU Xue-ling
(FujianForestInventoryandPlanningInstitute,F(xiàn)uzhou350003,F(xiàn)ujian,China)
Based on the analysis of the status of basic data of biological fire-prevention belt in Fujian province,it puts forward a unified technical scheme,set the data quality standard table,established content of soil quality check and quality inspection method of human-computer cooperation.Then programming with ArcObject and Visual FoxPro to batch check data quality,to improve the efficiency of quality check,and apply to integrate vector data of biological fire prevention belt in Fujian province.
biological fire-prevention belt;vector data;data quality;computer;Fujian
10.13428/j.cnki.fjlk.2014.03.034
2013-09-03;
2013-12-19
福建省科技廳社會(huì)發(fā)展科技重點(diǎn)項(xiàng)目(2012Y0022)
許雪玲(1983—),女,福建漳浦人,福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院工程師,從事森林資源管理、林業(yè)信息化和3S技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用等研究。E-mail:lign_000@126.com。
S762.3+3;P208
A
1002-7351(2014)03-0151-05