基于MicroStation 的數(shù)字地圖質(zhì)量檢查輔助系統(tǒng)

耿曉暉 王萬(wàn)青 蔣玉曉 劉軍儒 田鴻杰

（61206部隊(duì)，北京100042）

1 引言

MicrosStation是美國(guó)Bentley公司開(kāi)發(fā)的企業(yè)級(jí)工程應(yīng)用軟件，具有強(qiáng)大的2D／3D輔助設(shè)計(jì)功能，在歐美的大中型工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用極為廣泛［1］，隨著MicroStation在地理信息工程技術(shù)方面的不斷改進(jìn)，近年來(lái)基于MicroStation二次開(kāi)發(fā)的地圖制圖系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)也得到了廣泛的應(yīng)用，如信息工程大學(xué)的協(xié)同圖生產(chǎn)系統(tǒng)［2］、西北師范大學(xué)的地籍量測(cè)系統(tǒng)［3］、西安勘察測(cè)繪院的工程測(cè)量系統(tǒng)［4］，這些系統(tǒng)利用 MicroStation方便靈活的編輯功能，實(shí)現(xiàn)了地理空間數(shù)據(jù)的采集、編輯和更新，在地圖制圖行業(yè)收到了良好的效益。

數(shù)字地圖的質(zhì)量檢查雖然已經(jīng)形成一套成熟的系統(tǒng)，但由于信息量的不斷增加，資料種類越來(lái)越多，數(shù)據(jù)融合過(guò)程變得復(fù)雜，給數(shù)據(jù)檢查人員帶來(lái)了大量的困難［6］。按照全面質(zhì)量管理的要求和數(shù)據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行過(guò)程跟蹤檢查制度、作業(yè)員自查與互查制度、三級(jí)檢查驗(yàn)收制度等［7］［8］，本文以 MicroStation制圖系統(tǒng)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了一套基于過(guò)程的數(shù)字地圖質(zhì)量檢查系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)提取地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量信息，完成對(duì)圖幅生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，為提供軍用數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)質(zhì)量提供了軟件支持。

2 系統(tǒng)研制目標(biāo)

3 系統(tǒng)整體框架

“基于MicroStation的數(shù)字地圖質(zhì)量檢查輔助系統(tǒng)”采用三層架構(gòu)模式，包括：數(shù)據(jù)層、功能層、應(yīng)用層，如圖1所示。數(shù)據(jù)層主要包括元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)、審校信息數(shù)據(jù)庫(kù)、作業(yè)細(xì)則數(shù)據(jù)庫(kù)，其中審校信息數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)層的核心，存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中三級(jí)地圖審校信息，是地圖質(zhì)量評(píng)價(jià)和任務(wù)開(kāi)展情況的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。功能層包括標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)檢索模塊、審校信息統(tǒng)計(jì)分析模塊、結(jié)果處理模塊等，為系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)提供標(biāo)準(zhǔn)的接口。應(yīng)用層分為作業(yè)人員客戶端、審校人員客戶端、項(xiàng)目住址服務(wù)器應(yīng)用程序，針對(duì)不同的角色提供不同的功能。

“基于MicroStation的數(shù)字地圖質(zhì)量檢查輔助系統(tǒng)”項(xiàng)目研制總體目標(biāo)是：面向數(shù)字地圖生產(chǎn)單位，開(kāi)發(fā)一套基于C／S（服務(wù)器／客戶端）模式架構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查輔助軟件，將作業(yè)規(guī)定、作業(yè)細(xì)則以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式進(jìn)行組織管理，方便地圖審校人員和作業(yè)人員實(shí)時(shí)查詢和標(biāo)記，方便工程師及時(shí)地更新和補(bǔ)充，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地提取作業(yè)人員的制圖進(jìn)度和各級(jí)審校人員的審校結(jié)果等過(guò)程信息，基于這些過(guò)程信息通過(guò)模糊評(píng)價(jià)方法對(duì)圖幅質(zhì)量做出更加全面客觀的評(píng)價(jià)，同時(shí)為業(yè)務(wù)組織人員能夠地掌握各單位的任務(wù)情況提供全面的數(shù)據(jù)支持，為下一步業(yè)務(wù)的開(kāi)展提供參考。

4 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)主要功能是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基于現(xiàn)有的作業(yè)系統(tǒng)提取地圖數(shù)據(jù)和地圖審校信息，輔助任務(wù)組織者對(duì)作業(yè)進(jìn)度、圖幅質(zhì)量的整體把握，系統(tǒng)共分為四個(gè)功能模塊，主要包括作業(yè)規(guī)定信息管理模塊、審校信息采集分類模塊、圖幅質(zhì)量評(píng)價(jià)模塊和任務(wù)形勢(shì)分析模塊，具體如圖2所示。

作業(yè)規(guī)定信息管理模塊實(shí)現(xiàn)作業(yè)細(xì)則和不斷增加的各類臨時(shí)規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)化管理，對(duì)較為標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)規(guī)定條目，如屬性項(xiàng)的矛盾檢查、地理編碼的位數(shù)、位置壓蓋關(guān)系等進(jìn)行程序模塊化處理，建立統(tǒng)一的程序接口，方便對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一檢查，掌握作業(yè)質(zhì)量。同時(shí)建立關(guān)鍵詞索引，方便作業(yè)人員和審校人員實(shí)時(shí)查詢最新的作業(yè)規(guī)定，在編輯地理要素過(guò)程中進(jìn)行相關(guān)規(guī)定提示。

圖幅信息采集模塊包括地圖數(shù)據(jù)提取和審校信息采集、分類。地圖數(shù)據(jù)提取實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)的一鍵上交，方便任務(wù)組織者對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量和作業(yè)進(jìn)度的整體把握。Microstation對(duì)地圖數(shù)據(jù)的采用文件的形式進(jìn)行組織：空間數(shù)據(jù)為DGN文件，屬性數(shù)據(jù)以MDB數(shù)據(jù)庫(kù)方式存儲(chǔ)，不利于數(shù)據(jù)的共享和互聯(lián)，系統(tǒng)以空間數(shù)據(jù)庫(kù)PostgreSQL為基礎(chǔ)架構(gòu)地圖數(shù)據(jù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)作業(yè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，為下一步地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查和控制提供基本的數(shù)據(jù)支持。審校信息和分類是地圖無(wú)紙化審校的延伸，Microstation可以方便進(jìn)行錯(cuò)誤標(biāo)注，但產(chǎn)生的審校信息缺乏網(wǎng)絡(luò)化管理和專業(yè)的信息分類，該模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)審校信息的讀取、篩選、分類、再現(xiàn)，并將地圖審校信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器，為圖幅質(zhì)量監(jiān)管提供最全面的信息。

圖幅質(zhì)量評(píng)價(jià)模塊是根據(jù)以上幾個(gè)模塊獲取的有關(guān)信息，通過(guò)統(tǒng)計(jì)、分類，確定各類錯(cuò)誤的影響因子，對(duì)圖幅從位置精度、屬性精度、邏輯相容性、數(shù)據(jù)正確性、數(shù)據(jù)完備性、圖形質(zhì)量、附件質(zhì)量、元數(shù)據(jù)質(zhì)量等全方位對(duì)圖幅進(jìn)行評(píng)價(jià)。

任務(wù)形勢(shì)分析模塊主要輔助高級(jí)工程師從整體上把握任務(wù)的進(jìn)展情況，以及每批任務(wù)在進(jìn)展過(guò)程中各個(gè)關(guān)節(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題，為下一步資料的收集、細(xì)化，以及培訓(xùn)提供決策支持和詳細(xì)報(bào)告。

5 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

5.1 地圖數(shù)據(jù)提取

Microstation將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)分開(kāi)進(jìn)行管理，空間數(shù)據(jù)以DGN設(shè)計(jì)文件進(jìn)行存儲(chǔ)，屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Access數(shù)據(jù)庫(kù)中，兩者連接字段為Mslink，形成一副完整的地圖。屬性數(shù)據(jù)的讀取較為方便，采用ADO或者ODBC直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取，空間數(shù)據(jù)的讀取有兩種方式：采用第三方控件，如 MicroDraw、Vector Draw、TD_Mgd等讀取DGN文件；利用MicroStation提供的VBA進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。第一種方法速度較快，支持的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言較多，第二種方法與系統(tǒng)結(jié)合性較好，直接以工具集的形式嵌入到系統(tǒng)的菜單或工具欄，本文采用第二種方式，系統(tǒng)截圖如圖3所示。

地圖要素讀取的核心代碼如下：

Private Sub Read Element（）

Dim element As element

Dim elemenum As ElementEnumerator

Dim filter As New ElementScanCriteria

＇設(shè)置圖層和搜索條件

filter．ExcludeAll Levels

filter．Include Level ActiveDesign File．Levels（Level Name）

Set elemenum＝Active Model Reference．Scan（filter）

Dim counter As Integer

counter＝0

Dim sel Element As element

＇遍歷所有要素

While elemenum．MoveNext

Set element＝elemenum．Current

Dim links（）As DatabaseLink

Dim link As Database Link

Dim msLink As Long

ms Link＝ －1

＇獲取屬性連接

links＝element．Get Database Links

If UBound（links）＞ －1 Then

Set link＝links（0）

msLink＝link．ms Link

If ms Link＝ CLng（ListBox_mslinks．Text）Then

sel Element＝element

End If

End If

counter＝counter＋1

Wend

MsgBox counter

End Sub

5.2 審校信息采集和歸類

審校信息分為標(biāo)準(zhǔn)審校信息和非標(biāo)準(zhǔn)審校信息，標(biāo)準(zhǔn)審校信息包括標(biāo)注種類、字級(jí)和注釋，其中標(biāo)注種類包括錯(cuò)漏、間隔、來(lái)源、連接等信息，標(biāo)注后的信息“：”進(jìn)行分割，其格式為：圖層名稱：檢查項(xiàng)：錯(cuò)誤或改進(jìn)方式：修改值。如圖4、5所示，表示居民地層存在數(shù)據(jù)來(lái)源方面的錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)來(lái)源值應(yīng)當(dāng)改為25。非標(biāo)準(zhǔn)審校信息結(jié)構(gòu)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)審校信息那么嚴(yán)格，如直接在圖上指示要素后，標(biāo)注“移位”、“字級(jí)加大”、“壓蓋”等信息，這類信息統(tǒng)計(jì)后，歸類是一個(gè)難點(diǎn)，本文采用建立關(guān)鍵字庫(kù)，通過(guò)關(guān)鍵字庫(kù)對(duì)相關(guān)審校標(biāo)注進(jìn)行歸類。對(duì)于不在關(guān)鍵字庫(kù)或在在關(guān)鍵字庫(kù)中出現(xiàn)多次的，寫(xiě)入日志文件手工歸類。

審校信息文本的提取關(guān)鍵代碼如下：

＇獲得設(shè)計(jì)文件信息

SubGet Dgn File（）

Dim FilePath As String

Dim Folder Name As String

FilePath＝ ActiveDesignFile．Path

Folder Name＝Mid（FilePath，＂＼＂）

End Sub

＇審校信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)

Private Sub ToDBFile（）

Dim my DB1 As New ADODB．Connection

Dim my RS1 As New ADODB．Recordset

GetDgnFile（）

my DB1．Open＂Provider＝ Microsoft．Jet．OLEDB．4．0；DataSource＝ 圖名．mdb＂

my RS1．Open＂Insert Into Shenxiao Values（layer，type，correct，b，l）＂，

myDB，ad Open Dynamic，ad Lock Optimistic

my RS1．Close

myDB1．Close

End Sub

5.3 圖幅質(zhì)量評(píng)價(jià)

地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)是為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并改正，通過(guò)審校信息采集模塊可以方便地提取地圖的各類錯(cuò)誤信息，并對(duì)這些信息按照位置精度、屬性精度、邏輯相容性、數(shù)據(jù)的正確性和完備性、圖形質(zhì)量、附件質(zhì)量進(jìn)行分類，最終形成錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)報(bào)告。錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)報(bào)告以統(tǒng)計(jì)報(bào)表的形式或者帶有錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)的檢查圖形式提供給作業(yè)人員或管理者。為了最終獲得地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量的一個(gè)整體評(píng)價(jià)，如“優(yōu)秀、良好、一般、合格”，有經(jīng)驗(yàn)的審校人員可以通過(guò)系統(tǒng)對(duì)相關(guān)類型的錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)權(quán)值，權(quán)值越高表示錯(cuò)誤問(wèn)題越嚴(yán)重，通過(guò)權(quán)值和各類型錯(cuò)誤的個(gè)數(shù)就可以計(jì)算出地圖整體質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)。

5.4 作業(yè)形勢(shì)分析

作業(yè)形勢(shì)分析主要是以作業(yè)過(guò)程中采集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，通過(guò)這些數(shù)學(xué)模型，分析過(guò)程數(shù)據(jù)，最終輔助高級(jí)工程師作業(yè)形勢(shì)有一個(gè)整體的把握。主要模型包括實(shí)力分配方案模型、業(yè)務(wù)培訓(xùn)方案模型、資料收集方案模型，涉及的數(shù)據(jù)包括人員檔案表、作業(yè)實(shí)力分配數(shù)據(jù)、任務(wù)分配表、審校信息表、資料—圖層對(duì)應(yīng)表、資料元數(shù)據(jù)、培訓(xùn)情況數(shù)據(jù)等。

（1）實(shí)力分配方案模型

實(shí)力分配方案模型是為優(yōu)化各分隊(duì)的作業(yè)人員結(jié)構(gòu)而提供決策支持服務(wù)的，作業(yè)人員結(jié)構(gòu)主要包括作業(yè)人員的年齡、性別、學(xué)歷、專業(yè)資歷等，人員結(jié)構(gòu)的不同很大程度上影響著作業(yè)效率發(fā)揮。各類專業(yè)人員的重組在作業(yè)過(guò)程中時(shí)有發(fā)生，如在地圖編繪作業(yè)組還包括大地專業(yè)、航外專業(yè)、航內(nèi)專業(yè)和制圖印刷專業(yè)的部分人員，如何將編繪專業(yè)人員合理地分配到相應(yīng)的各任務(wù)分組，以及如何評(píng)價(jià)現(xiàn)有的人員分配狀況對(duì)作業(yè)進(jìn)展的影響，就需要相關(guān)的決策支持模型。

實(shí)力分配方案模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括人員檔案表、作業(yè)實(shí)力分配數(shù)據(jù)、圖幅進(jìn)度數(shù)據(jù)，通過(guò)人機(jī)交互以及對(duì)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、統(tǒng)計(jì)，可以方便分析得到作業(yè)人員屬性信息與各分隊(duì)作業(yè)整體進(jìn)度之間的關(guān)系，為下一步作業(yè)實(shí)力的調(diào)整提供支持。圖6是一個(gè)全年任務(wù)完成情況統(tǒng)計(jì)表，可以看出三、四中隊(duì)在任務(wù)完成情況差距較大，最終發(fā)現(xiàn)其原因主要是人員結(jié)構(gòu)問(wèn)題，三中隊(duì)從事制圖的人員年齡普遍較大，經(jīng)驗(yàn)較為豐富，為此及時(shí)在十月份作出調(diào)整，在老作業(yè)人員的帶領(lǐng)下，四中隊(duì)的作業(yè)效率得到明顯提升。

（2）實(shí)力分配方案模型

為了能夠提高業(yè)務(wù)開(kāi)展速度，有計(jì)劃的組織轉(zhuǎn)崗培訓(xùn)是必要的手段。目前的業(yè)務(wù)培訓(xùn)項(xiàng)目眾多，主要分為兩類：制圖基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)和基于特定任務(wù)的專業(yè)培訓(xùn)，制圖基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)周期長(zhǎng)、內(nèi)容廣、條目詳細(xì)，對(duì)作業(yè)人員的制圖水平的提高能夠起到根本作用。專業(yè)培訓(xùn)周期短，內(nèi)容具有較強(qiáng)的針對(duì)性、實(shí)用性，對(duì)作業(yè)的迅速開(kāi)展至關(guān)重要。由于業(yè)務(wù)量較重，在制圖基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)方面必須突出重點(diǎn)內(nèi)容的培訓(xùn)、重點(diǎn)人員的培訓(xùn)，即有必要確定優(yōu)先培訓(xùn)的內(nèi)容和培訓(xùn)人員。

業(yè)務(wù)培訓(xùn)方案模型基于人員檔案表、作業(yè)實(shí)力分配數(shù)據(jù)、任務(wù)分配表、試生產(chǎn)審校信息表、試生產(chǎn)進(jìn)展過(guò)程數(shù)據(jù)等信息，通過(guò)關(guān)聯(lián)、統(tǒng)計(jì)、分析為下一步業(yè)務(wù)培訓(xùn)的開(kāi)展提供必要的決策支持。

（3）資料收集方案模型

隨著科學(xué)技術(shù)和信息化的不斷發(fā)展，地圖數(shù)據(jù)的獲取手段不斷增加，同時(shí)GIS的廣泛應(yīng)用，使得政府、企業(yè)、事業(yè)單位以及互聯(lián)網(wǎng)都存有海量的基礎(chǔ)地理信息和相關(guān)專題地圖信息，這些信息都可以作為制圖資料，用于聯(lián)合作戰(zhàn)圖的更新。目前聯(lián)合作戰(zhàn)圖數(shù)據(jù)更新的基礎(chǔ)資料收集規(guī)定由上級(jí)確定，但對(duì)具體一些要素的更新仍然需要作業(yè)工程師搜集相關(guān)資料，資料的現(xiàn)勢(shì)性、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式等因素嚴(yán)重影響著圖幅質(zhì)量和作業(yè)效率。

資料收集方案模型基于資料元數(shù)據(jù)、資料—圖層表、試生產(chǎn)圖幅、圖層詳細(xì)進(jìn)展數(shù)據(jù)等，通過(guò)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、統(tǒng)計(jì)、分析，首先統(tǒng)計(jì)制約作業(yè)效率的圖層，分析相應(yīng)要素更新過(guò)程中收集的資料情況，對(duì)資料的使用進(jìn)行評(píng)估，為下一步資料優(yōu)先搜集或細(xì)化提供決策支持。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)MicroStation VBA二次開(kāi)發(fā)構(gòu)建的軍用數(shù)字地圖質(zhì)量檢查輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于過(guò)程的地圖數(shù)據(jù)三級(jí)審校信息的采集，并依據(jù)圖層、錯(cuò)誤類型、錯(cuò)誤嚴(yán)重程度等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類和統(tǒng)計(jì)，更加科學(xué)、全滿地對(duì)地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)能夠輔助任務(wù)組織者對(duì)整個(gè)任務(wù)的進(jìn)展情況、各個(gè)圖層的消耗時(shí)間、出現(xiàn)頻率較多的特殊問(wèn)題有一個(gè)詳細(xì)的把握，為地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量的進(jìn)一步提高提供客觀的數(shù)據(jù)支持。