地理國情監(jiān)測中要素數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制分析

謝天記XIE Tian-ji

（廣西壯族自治區(qū)地理信息測繪院，柳州 545006）

1 地理國情要素變化信息采集的特點

從地理國情要素信息更新的工藝流程（見圖1）中得知其和地表覆蓋數(shù)據(jù)更新存在不同的是，國情要素數(shù)據(jù)牽涉諸多行業(yè)的專項信息，經(jīng)過對兩期遙感監(jiān)測成果進(jìn)行綜合分析得知，地理國情要素信息的改變通常僅僅和所處位置、面積大小、形狀和影像能夠識別出的其它物理屬性之間的變動存在關(guān)聯(lián)，而名稱、編號等和管理有關(guān)的社會屬性的變動只有和采集到的專項資料加以比較方可發(fā)覺。因此，怎樣有序?qū)嵭袑Ρ?、充分運用各個行業(yè)的專項資料與疊合兩期影像識別變化區(qū)域同樣屬于要素更新中的關(guān)鍵內(nèi)容[1]。對于道路、人工湖泊或是水庫等不會存在較多的要素變化，研究運用各個行業(yè)的專題資料已經(jīng)成為國情要素數(shù)據(jù)更新的關(guān)鍵內(nèi)容。因此，高效比較、合理運用專題資料會對要素更新的速度和質(zhì)量帶來非常大的影響。

圖1地理國情要素數(shù)據(jù)更新的工藝流程

2 質(zhì)量控制中的重要原則

2.1 基本原則

質(zhì)量控制工作需要遵照“兩級檢查、一級驗收”制度這一基礎(chǔ)原則開展。主要是交給相應(yīng)監(jiān)測機(jī)構(gòu)來進(jìn)行兩級檢查，再聘請具備專業(yè)資質(zhì)的質(zhì)檢公司負(fù)責(zé)實行驗收工作。在質(zhì)檢環(huán)節(jié)中，應(yīng)當(dāng)遵照項目規(guī)劃方案中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范與要求，保證成果質(zhì)量達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 分級控制原則

項目機(jī)構(gòu)主要任務(wù)是成果質(zhì)量的控制與判斷、機(jī)構(gòu)內(nèi)部的管理與檢查人員的教育鍛煉、機(jī)構(gòu)內(nèi)部監(jiān)測工作的開展情況和突出或重要質(zhì)量缺陷問題的解決和匯報，及時將質(zhì)量管控工作狀況報告給有關(guān)機(jī)關(guān)部門，同時幫助有關(guān)機(jī)構(gòu)落實好質(zhì)量監(jiān)管工作。

2.3 全過程控制原則

質(zhì)量管理工作應(yīng)當(dāng)做到全過程質(zhì)量控制，而且質(zhì)量控制會始終貫穿技術(shù)設(shè)計、資料收集、數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計匯總等監(jiān)測工作全程之中，及時發(fā)現(xiàn)并解決事前、事中、事后會對數(shù)據(jù)質(zhì)量造成影響的各種要素，例如，對于事前資料的分析轉(zhuǎn)換和技術(shù)要求的理解、事中繪制賦值與整改、事后匯總分析與調(diào)整等，確保整體數(shù)據(jù)質(zhì)量合格。對于工作過程中易于發(fā)生質(zhì)量缺陷的薄弱之處、重點環(huán)節(jié)采取合理、有效的質(zhì)量管控對策。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一原則

作業(yè)和質(zhì)量監(jiān)督管理應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵照國家基礎(chǔ)地理信息中心頒布實施的技術(shù)規(guī)范、監(jiān)測質(zhì)量管理方案來開展，確保質(zhì)量管理工作具有統(tǒng)一性并取得良好的效果。

2.5 問題導(dǎo)向原則

注重問題導(dǎo)向，對于質(zhì)量控制過程中發(fā)現(xiàn)的各種問題，特別是較為常見、具有傾向性的問題，應(yīng)當(dāng)及時加以歸納總結(jié)、深度剖析，探尋問題的根源所在，制定合理可行的處理對策。

3 典型質(zhì)量問題分析研究

3.1 數(shù)據(jù)源使用問題

數(shù)據(jù)源使用不當(dāng)會使得在時間、采集、分類、屬性精度上存在較多的質(zhì)量問題。數(shù)據(jù)源主要包含影片圖像與專業(yè)部門的專項資料。目前，我國相關(guān)部門已經(jīng)分不同批次發(fā)放了影像數(shù)據(jù)，除了協(xié)同進(jìn)行的影像信息收集工作以外，還要每一個單位結(jié)合自身特殊優(yōu)勢實施影像采集工作；對于專項資料的整理，不僅包括國家基礎(chǔ)信息，也有各個省份自己收集整理的水利、交通等有關(guān)方面的專項信息。在應(yīng)用數(shù)據(jù)源之時，要求詳細(xì)分析影像分辨率與時相要求，而且要合理使用權(quán)威專業(yè)機(jī)構(gòu)現(xiàn)勢性良好、規(guī)范性強(qiáng)的資料。在對數(shù)據(jù)源加以實際應(yīng)用時比較常見的問題有：同一關(guān)鍵區(qū)域涵蓋多源影像，沒有采取高分辨率影像實行數(shù)據(jù)采集，使得邊界位置的采集進(jìn)度不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；相同區(qū)域存在監(jiān)測時段內(nèi)不同時相的同種類影像信息，沒有使用第二季度影像或者是最新影像實行生產(chǎn)作業(yè)，使得影像現(xiàn)勢性較差，從而出現(xiàn)圖斑更新遺漏的問題；其它各種基礎(chǔ)測繪結(jié)果與水利、國土、交通等有關(guān)部門專題資料成果之間的時相性不符合規(guī)定要求，或者是對于專項資料的分析整合不夠完整，存在要素更新錯誤的情況。

對于數(shù)據(jù)源使用方面存在的問題，給出下述兩項建議：①因為影像資料無法做到一次性收集到位，并且會因為客觀因素使得分批次發(fā)布的影像分辨率、時相具有諸多差異，當(dāng)運用影像之時，需要選擇應(yīng)用有效信息量更加大、更方便進(jìn)行信息提取的影像。為了防止作業(yè)人員在工作期間運用單景影像出現(xiàn)數(shù)據(jù)源選取不當(dāng)?shù)膯栴}，要求作業(yè)單位安排專職人員負(fù)責(zé)對影像加以篩選，選取分辨率與時相更加適宜的影像，根據(jù)不同的分辨率分批實行影像的鑲嵌拼接處理[2]。作業(yè)人員運用經(jīng)過鑲嵌的影像進(jìn)行生產(chǎn)，確保其在作業(yè)期間所用的影像是唯一的，減少作業(yè)人員因為反復(fù)變更影像而發(fā)生影像源使用不當(dāng)問題的幾率；②在運用專題資料進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)時，需要對各項資料從時效性與正確性的角度加以篩選、整合，提高專題資料的利用率。

3.2 屬性賦值問題

屬性賦值是在繪制與修改中進(jìn)行的。為了有效提升生產(chǎn)效率，需要對部分屬性項實行軟件自動賦值處理，若是在測驗不全面的基礎(chǔ)上就將軟件投入應(yīng)用，必定會出現(xiàn)部分人為與軟件漏洞引起屬性賦值錯誤，而如果只要出現(xiàn)此類錯誤，則大多數(shù)情況下均是具有普遍性或者是大范圍的錯漏。

①枚舉賦值錯誤。數(shù)據(jù)之中有一部分枚舉字段，可使用人工或者是自動的方式加以賦值。例如，在地理國情檢測數(shù)據(jù)成果中，“變化類型”字段發(fā)生了改變，需要按照圖斑伸縮、新生、糾錯類型來對字段加以賦值。在生產(chǎn)作業(yè)期間難免會發(fā)生由于個人理解偏差而引起的“變化類型”填寫錯誤問題，也經(jīng)常出現(xiàn)因為軟件沒有通過測試驗證就投用而引起的“變化類型”、“要素唯一標(biāo)識碼”等枚舉值字段賦值錯誤。

②對象屬性和資料、實地情況存在偏差。國情要素更新大體是按照權(quán)威部門的專項資料開展的。因為各個省份在收集分析專題資料方面的能力存在差別，因此在整理得出的專題資料完整性與時相性上具有差別，使得在實際生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生下述兩類問題：

1）未能合理運用專題資料信息，對于可以填寫的屬性信息存在遺漏；

2）過度依賴專題資料，未對其加以分析、整合與核查，而且機(jī)械的賦值、直觀的錯誤未進(jìn)行排除，使得要素對象屬性和實地調(diào)查成果之間存在偏差。

③圖斑類型錯誤。數(shù)據(jù)成果質(zhì)量合不合格，是按錯誤的面積計算的，若是發(fā)生大面積圖斑更新錯誤，數(shù)據(jù)成果質(zhì)量直接被判定為不合格，這樣就導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的可靠性下降，必須重新進(jìn)行全面查改后重新上交檢查，從而造成項目成本的增加，否則對統(tǒng)計、整理、分析與決策造成重要影響。此類錯誤通常是由下述三類原因?qū)е拢?）因為圖斑切割或者是合并過程中的操作存在錯誤，使得原來沒有發(fā)生變化的圖斑進(jìn)行了錯誤更新；2）兩期影像對比變化不明顯，只基于內(nèi)業(yè)不能明確圖斑分類的基礎(chǔ)下，沒有采取外業(yè)調(diào)查進(jìn)行核實，只基于內(nèi)業(yè)判斷而對面積比較大的數(shù)據(jù)實行了更新；3）編輯整理期間沒有按照外業(yè)調(diào)查成果來對圖斑分類代碼實行更新處理。

對于屬性賦值方面存在的問題，給出下述三項建議：①在生產(chǎn)期間應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎應(yīng)用軟件實行賦值，對于投用的軟件必須要注重前期測試工作，要對重點屬性實行重點試驗，同時綜合反復(fù)出現(xiàn)的質(zhì)檢問題對軟件進(jìn)行同步更新，保證自動化賦值正確無誤；②每一級的檢查工作中，都要加強(qiáng)對重點圖斑的排查；③強(qiáng)化內(nèi)業(yè)與外業(yè)之間的銜接，在不具有足夠依據(jù)的前提下，不得對存有可疑性的圖斑實行地類更新。對于專題資料必須要做到合理利用，并且按照外業(yè)調(diào)查成果進(jìn)行內(nèi)業(yè)成果的分析、匯總，保證內(nèi)業(yè)與外業(yè)成果之間的對應(yīng)性。

3.3 邏輯一致性

3.3.1 字段屬性一致性

所謂的字段屬性一致性即為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一致性，包含了字段名稱、類別、長度、次序的先后，能夠利用程序的自動檢查予以實現(xiàn)。在檢查過程中，若是發(fā)覺具有一部分的作業(yè)單位出現(xiàn)了此項問題，大致主要原因是：對字段名稱誤錄、類型定義不正確、長度沒有依照要求設(shè)置等，這些會對數(shù)據(jù)入庫造成嚴(yán)重影響的問題要求嚴(yán)格整改到位，而對字段“是否為空”設(shè)置、順序的先后之類的入庫軟件可以自動檢查提示且修改工作量不大的還是建議進(jìn)行修改處理。

3.3.2 拓?fù)湟恢滦?/p>

即為要素的重疊、連接、連續(xù)、閉合、打斷檢查，也就是針對線和線、線和面、面和面之間的聯(lián)系加以核查，能夠利用自動化程序聯(lián)合人工手動排查的方式加以實現(xiàn)。各級要素之間的共線誤差不得大于0.5米；與地表覆蓋分類數(shù)據(jù)面要素之間的面重疊、面裂隙的容許偏差值為0.5米。

道路要素拓?fù)溴e誤大多集中于路面交接連通位置沒有打斷、立體交接位置的錯誤打斷；普通公路在和市政道路重復(fù)采集位置的錯誤打斷；普通公路和市政道路之間的重復(fù)路段、道路和橋梁（或者是隧道）之間沒有進(jìn)行共線處理。

而對于水系要素而言，其拓?fù)溴e誤大多是在結(jié)構(gòu)線交接連通位置沒有進(jìn)行打斷；數(shù)道河流流入/出相同湖河（或者是水庫）時，上下游水流各自的結(jié)構(gòu)線在湖中沒有相交在同一點。

在地理單元方面，其拓?fù)溴e誤主要是面的交叉和縫隙沒有滿足相應(yīng)要求，同一層要素一般不允許出現(xiàn)面相交。在接邊檢查過程中經(jīng)常出現(xiàn)作業(yè)人員與檢察人員大多比較注重對道路、水系等要素的接邊檢查，而比較容易忽略地理單元的接邊檢查。目前，質(zhì)量檢查程序大多是將圖幅或者是測區(qū)作為主要核查對象，對于測區(qū)之間的檢查還是只能依靠人工完成。值得特別注意的一點是，在作業(yè)前后都要對多部件要素的處理進(jìn)行合理性分析，如果要素是由數(shù)個區(qū)塊構(gòu)成，并且對于某一屬性（例如面積）的每一區(qū)塊不存在對應(yīng)值，但是存在總要素值的情況下，合并成一個多部件數(shù)據(jù)是允許的，不然就要對其實行打散處理。

4 質(zhì)量提升措施

4.1 堅持問題導(dǎo)向原則

要想對監(jiān)測要素數(shù)據(jù)做好質(zhì)量控制工作，應(yīng)當(dāng)始終嚴(yán)格堅守將問題作為導(dǎo)向的基礎(chǔ)思想，把檢查重點由數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藛T、設(shè)施、資料、技術(shù)以及質(zhì)量管理制度五個層面，掌握核心問題，由問題著手，保證每級質(zhì)檢都能有助于提高成果質(zhì)量。在檢查期間，重點檢查可能對成果質(zhì)量造成嚴(yán)重影響的重點環(huán)節(jié)與因素，主要包括以人工為主的環(huán)節(jié)存在的缺陷、自動化過程中運用不穩(wěn)定的軟件進(jìn)行賦值、收集的資料應(yīng)用不合理、技術(shù)路線方法存在偏差錯誤、質(zhì)檢部門對成果質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)等[3]。

4.2 強(qiáng)調(diào)全過程質(zhì)量控制理念

地理國情監(jiān)測要素數(shù)據(jù)質(zhì)量控制應(yīng)當(dāng)在繼承“兩檢一驗”前提下，并遵從由作業(yè)單位、承擔(dān)單位以及國家層面逐級構(gòu)成的分級質(zhì)量管理制度，加強(qiáng)對全過程的質(zhì)量控制管理，對于會對數(shù)據(jù)質(zhì)量造成影響的重要環(huán)節(jié)實行過程控制，及時發(fā)現(xiàn)并處理生產(chǎn)作業(yè)中產(chǎn)生的各類質(zhì)量問題，將質(zhì)量管控的核心由結(jié)果控制轉(zhuǎn)移到過程控制上，充分發(fā)揮出質(zhì)檢對生產(chǎn)質(zhì)量起到的關(guān)鍵作用。并且，還需要強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)教育力度，對于技術(shù)偏差要及時勒令糾正，及時發(fā)現(xiàn)對監(jiān)測結(jié)果帶來影響且反復(fù)出現(xiàn)的、傾向性問題，對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)加以統(tǒng)一化規(guī)范，做到及時進(jìn)行問題的傳達(dá)、了解與調(diào)整，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量滿足技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為確保自然資源專項調(diào)查等重點國情調(diào)查監(jiān)測成果的可靠性提供技術(shù)支撐。

4.3 預(yù)研地理國情＋大數(shù)據(jù)質(zhì)檢模式

伴隨地理國情監(jiān)測與其它行業(yè)自然資源調(diào)查工作的陸續(xù)進(jìn)行，最近幾年獲得的各種影像源、專題資料與各種數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)模也在持續(xù)增大，由數(shù)據(jù)量、需求率、準(zhǔn)確性與使用價值等層面進(jìn)行分析，這表明目前我國監(jiān)測數(shù)據(jù)已然步入大數(shù)據(jù)時代，這就代表基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測的質(zhì)檢模式會慢慢遍及各行各業(yè)、社會經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，已然成為一類十分重要的質(zhì)量檢驗資源。因此，質(zhì)量檢驗部門應(yīng)該將這些共享數(shù)據(jù)資源加以合理運用，對質(zhì)檢方式實行有效改進(jìn)，基于信息技術(shù)、云計算等先進(jìn)技術(shù)的運用，探究地理國情大數(shù)據(jù)的集成、統(tǒng)一共享，創(chuàng)建能夠綜合眾源數(shù)據(jù)的質(zhì)檢信息數(shù)據(jù)庫，組成能夠滿足用戶上傳、下載信息的數(shù)據(jù)平臺，涵蓋了解譯樣本、專家知識與運用大數(shù)據(jù)高效學(xué)習(xí)獲取到的大量變化信息模型，以此來為質(zhì)檢工作提供幫助，使得質(zhì)檢工作效率獲得有效提高，做到科學(xué)、合理、全面、客觀地進(jìn)行質(zhì)量控制管理。

4.4 疊加地表覆蓋分類數(shù)據(jù)

部分地表覆蓋分類數(shù)據(jù)和關(guān)聯(lián)的地理國情要素數(shù)據(jù)兩者間具有制約關(guān)系，即：

①水域范圍和要素。地表覆蓋分類之中歸屬于水域種類的圖斑通常是處于河流、湖泊、溝渠、水庫、水塘等要素實體內(nèi)部。

②無軌道面范圍和道路要素。通常而言，全部依照要素進(jìn)行繪制的道路中心線，在沒有受到完全遮擋并且影像能夠進(jìn)行識別的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)和地表覆蓋分類之中的無軌道面圖斑在空間區(qū)域與屬性參數(shù)方面保持相同。

③堤壩覆蓋類型和要素。由于堤壩要素使用線來表示，通常處于作為覆蓋類型的堤壩圖斑范圍之中。當(dāng)進(jìn)行要素的采集或者是自檢自查工作時，可以利用這些制約條件，疊加同一時期已經(jīng)繪制完成的地表覆蓋分類數(shù)據(jù)，核查道路、水流等要素是否存在疏漏或者是幾何位移等問題，特別在對地表覆蓋分類和要素數(shù)據(jù)分開收集整理時，能夠及時有效的糾出問題。

絕大多數(shù)的地理國情要素和地表覆蓋分類數(shù)據(jù)之間存在的制約關(guān)系均能夠利用機(jī)檢軟件實行自動化排查，不過應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注的是，滅失的地理國情要素，只能夠在數(shù)據(jù)集之中進(jìn)行標(biāo)記，而不得將其刪除，因此機(jī)檢軟件通常無法通過滅失型要素和相應(yīng)的地表覆蓋分類信息之間的制約條件疊加檢驗出來。

4.5 有效利用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和各行業(yè)專題數(shù)據(jù)

地理國情要素數(shù)據(jù)在生產(chǎn)作業(yè)期間牽涉到的專題資料非常廣，涵蓋了國土、交通、水利等多個單位的專業(yè)數(shù)據(jù)，因此需要在遵從統(tǒng)一資料使用原則這一前提下，疊加現(xiàn)勢性較高的基礎(chǔ)地理信息和各種專題數(shù)據(jù)，實行本底要素成果數(shù)據(jù)的檢查，能夠有效防止要素錯漏或者是幾何位移等情況，顯著提升了地理國情監(jiān)測要素數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量水平。比如，在進(jìn)行2021年國情監(jiān)測生產(chǎn)工作時，便要求利用時勢性與準(zhǔn)確性較高的三調(diào)結(jié)果信息實行疊加分析，檢查并修改了地類、屬性、有否漏更新等一系列問題。分析比較1∶10000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，同時綜合監(jiān)測影像繪制新增加或者是變更道路、水系等要素的具體位置和填寫屬性參數(shù)信息；參照最新公布的教育、衛(wèi)生、旅游以及環(huán)境等各個行業(yè)的專業(yè)信息，繪制新修建的學(xué)校、醫(yī)院、娛樂場地、自然景區(qū)、工業(yè)工廠等；參照國家統(tǒng)計局公布的最新統(tǒng)計區(qū)劃代碼資料，以此對本底數(shù)據(jù)之中行政村的增加或者是滅失進(jìn)行依次檢查。對于內(nèi)業(yè)無法明確具體位置與屬性的新增加的要素或是出現(xiàn)幾何位移的要素，需要詳細(xì)注明在地理國情要素外業(yè)調(diào)查底圖之中，并實地調(diào)查核對。

5 結(jié)束語

地理國情要素作為基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵內(nèi)容，其質(zhì)量優(yōu)劣直接決定著地理國情監(jiān)測的結(jié)果質(zhì)量。與前期的地理國情普查有所區(qū)別的是，監(jiān)測階段的要素信息更為側(cè)重變化信息的采集，所以對于變化信息的質(zhì)量把控是決定監(jiān)測期間要素成果質(zhì)量的重要關(guān)口。本文詳細(xì)分析了地理國情監(jiān)測要素成果數(shù)據(jù)中比較常見的幾種具有代表性的質(zhì)量問題，同時給出了質(zhì)量優(yōu)化對策，希望能為日后高效率、高質(zhì)量開展地理國情監(jiān)測工作提供參考作用。