面向時空對象的警用標(biāo)準(zhǔn)地址數(shù)據(jù)庫質(zhì)檢研究及其軟件實現(xiàn)

吳非權(quán)，王學(xué)華，譚寧生，馮金銳，杜超利

(1. 公安部第一研究所，北京 100048； 2. 北京中盾安全技術(shù)開發(fā)公司，北京 100048)

Quality Review Research and Software Realization of ST Object-oriented Police

Standard Address Database

WU Feiquan，WANG Xuehua，TAN Ningsheng，F(xiàn)ENG Jinrui，DU Chaoli

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面向時空對象的警用標(biāo)準(zhǔn)地址數(shù)據(jù)庫質(zhì)檢研究及其軟件實現(xiàn)

吳非權(quán)1,2，王學(xué)華1，譚寧生1,2，馮金銳1,2，杜超利1,2

(1. 公安部第一研究所，北京 100048； 2. 北京中盾安全技術(shù)開發(fā)公司，北京 100048)

Quality Review Research and Software Realization of ST Object-oriented Police

Standard Address Database

WU Feiquan，WANG Xuehua，TAN Ningsheng，F(xiàn)ENG Jinrui，DU Chaoli

摘要：研究了面向時空對象的警用標(biāo)準(zhǔn)地址數(shù)據(jù)庫的質(zhì)檢關(guān)鍵技術(shù)及其軟件實現(xiàn)，是針對新一代警用地址數(shù)據(jù)庫的定制化質(zhì)檢解決方案。本文提出的技術(shù)和實現(xiàn)在實際警用地址質(zhì)檢應(yīng)用中發(fā)揮了現(xiàn)實作用，并可為其他社會部門地址質(zhì)檢管理提供參考。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)地址；時空對象；PGIS

標(biāo)準(zhǔn)地址庫是警用地理信息系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分[1],有了規(guī)范、全面、高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化地址庫，才可以在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步搭建地址管理服務(wù)、地址匹配服務(wù)、反地址匹配服務(wù)、地址引用服務(wù)、地址查詢服務(wù)等一系列的地址管理與應(yīng)用服務(wù)，才能進(jìn)一步基于地址實現(xiàn)公安業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)匹配上圖，以及在公安警務(wù)實戰(zhàn)中進(jìn)行報警地址定位和為公安數(shù)據(jù)的地址信息標(biāo)準(zhǔn)化提供數(shù)據(jù)參考。在公安信息融合集成的公安實戰(zhàn)中，標(biāo)準(zhǔn)地址可以在以“地”為紐帶的公安數(shù)據(jù)整合中發(fā)揮關(guān)鍵作用，是警用空間數(shù)據(jù)中心地址數(shù)據(jù)管理的一個關(guān)鍵軟件。由于標(biāo)準(zhǔn)地址具有位置參考作用，標(biāo)準(zhǔn)地址庫數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞，將決定地址庫的實際應(yīng)用效果，也是警用地理信息系統(tǒng)(PGIS)發(fā)揮空間信息支持作用的關(guān)鍵。因此，對標(biāo)準(zhǔn)地址庫的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查進(jìn)行系統(tǒng)研究及軟件實現(xiàn)與應(yīng)用無疑對警用地理信息理論和提升標(biāo)準(zhǔn)地址庫的質(zhì)量具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。

一、標(biāo)準(zhǔn)地址質(zhì)量問題研究現(xiàn)狀

國內(nèi)研究人員對地址的質(zhì)量問題來源進(jìn)行了分析，認(rèn)為地址質(zhì)量問題存在的原因有地名地址體系混亂、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺乏統(tǒng)一、地址編碼軟件工具中地址表述方式多樣、缺乏質(zhì)量監(jiān)督措施、數(shù)據(jù)庫設(shè)計落后，以及地址數(shù)據(jù)采集和整理方法各異等[2]。江洲等對標(biāo)準(zhǔn)地址的通用指標(biāo)體系進(jìn)行了研究[3-5]；國外的地址質(zhì)量研究總體關(guān)注地址匹配后的空間數(shù)據(jù)精度分析方面[6-9]。總體上來說， 由于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)地址管理的粗放及地址信息化總體的滯后，地址的質(zhì)量問題也是隨著GIS的發(fā)展，特別是警用地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，才得到越來越多的重視；此外，由于中文地址的特殊性，其研究主體在國內(nèi)，而由于原有地址一般僅將其看成一個分割的字符串、帶坐標(biāo)的位置屬性，是對標(biāo)準(zhǔn)地址的原始描述，因此其數(shù)據(jù)質(zhì)量研究也由于其地址模型的過于簡單、信息含量低而具有局限性。

二、面向時空對象的警用標(biāo)準(zhǔn)地址模型

本文中的地址采用的是面向時空對象的地址模型，即地址是對象，有相關(guān)屬性，包括空間屬性、編碼屬性、時間屬性和其他屬性，且具有生命周期。地址對象的描述由多個地址元素組成，地址元素也具有時空屬性和生命周期；且與地理實體關(guān)聯(lián)，即主要包括行政區(qū)劃實體、街路巷實體和建筑物實體等。該模型中的地址對象、地址描述及地址元素間的關(guān)系，以及地址描述與地址元素關(guān)系如圖1、圖2所示。

圖1　地址對象、地址描述及地址元素間的關(guān)系

圖2　地址描述與地址元素的關(guān)系

三、質(zhì)檢指標(biāo)確定

本文對標(biāo)準(zhǔn)地址的空間特征、時間特征和屬性特征等進(jìn)行了全面分析，并結(jié)合地址數(shù)據(jù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)流程等，研究確定質(zhì)量控制工作的檢查內(nèi)容與指標(biāo)、技術(shù)方法、作業(yè)流程等，篩選出11個標(biāo)準(zhǔn)地址數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查項，見表1。

表1　標(biāo)準(zhǔn)地址質(zhì)檢指標(biāo)

上述指標(biāo)除了包括對一般意義上的地址屬性質(zhì)檢指標(biāo)外，還充分考慮了地址的時空對象特性，如地址實體相關(guān)屬性檢查、地址元素父子關(guān)系、地址與地址元素的關(guān)系，以及地址生命周期狀態(tài)等作為質(zhì)檢指標(biāo)。

四、質(zhì)檢關(guān)鍵技術(shù)

1. 基于“任務(wù)—檢查—核對—定位—修改—評價”的地址數(shù)據(jù)質(zhì)量控制模式

為了提高地址質(zhì)檢的系統(tǒng)性，采用如圖3所示的地址數(shù)據(jù)質(zhì)量控制模式，實現(xiàn)地址質(zhì)檢設(shè)計、程序檢查、交互核對、錯誤定位、編輯修改和質(zhì)量評價等質(zhì)量控制一體化業(yè)務(wù)流程。

2. 基于“規(guī)則、方案、任務(wù)”的地址質(zhì)檢機制

該機制的含義是每次質(zhì)檢工作可以用一個質(zhì)檢任務(wù)來執(zhí)行。任務(wù)包括質(zhì)檢方案、質(zhì)檢數(shù)據(jù)和質(zhì)檢輸出3項。質(zhì)檢方案則由質(zhì)檢規(guī)則組成；可以定義不同的規(guī)則組合，構(gòu)成不同的質(zhì)檢方案；而在具體執(zhí)行質(zhì)檢任務(wù)時，又可以選擇不同的方案。這種設(shè)計類似于軟件訪問控制中注明的基于角色的訪問控制(RBAC)，實現(xiàn)任務(wù)、方案和規(guī)則的解耦，實現(xiàn)規(guī)則和方案的靈活組裝，可以適應(yīng)不同需求的質(zhì)檢任務(wù)，如圖4所示。

圖3　地址數(shù)據(jù)質(zhì)量控制模式

圖4　基于“規(guī)則、方案、任務(wù)”的地址質(zhì)檢機制

具體的質(zhì)檢規(guī)則如圖5所示。地址的時間特性、空間范圍、質(zhì)檢功能及質(zhì)檢指標(biāo)共同構(gòu)成質(zhì)檢規(guī)則。

圖5　質(zhì)檢規(guī)則

3. 基于空間拓?fù)溆嬎愕牡刂分貜?fù)和地址所屬轄區(qū)檢測

采用地址同名，以及建立空間索引、進(jìn)行距離計算和拓?fù)浞治鰧Φ刂愤M(jìn)行地址是否重復(fù)的質(zhì)檢如圖6所示；建立轄區(qū)HASH索引，以及轄區(qū)快速定位和拓?fù)溆嬎銇磉M(jìn)行地址是否包含在轄區(qū)的范圍內(nèi)的質(zhì)檢如圖7所示。

圖6　標(biāo)準(zhǔn)地址重復(fù)檢測

圖7　標(biāo)準(zhǔn)地址轄區(qū)檢測

4. 基于有限狀態(tài)機的地址組合規(guī)則和生命周期質(zhì)檢

考慮到地址組成單元類型，以及生命周期狀態(tài)類似有限狀態(tài)機的節(jié)點之間具有依賴關(guān)系，本文采用有限狀態(tài)機來表達(dá)地址組合規(guī)則和生命周期狀態(tài)，并依據(jù)有限狀態(tài)機進(jìn)行質(zhì)檢。

有限狀態(tài)機是表示有限個狀態(tài)，以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為的數(shù)學(xué)模型。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的地址組合規(guī)則構(gòu)建的地址組合有限狀態(tài)機，如圖8、圖9所示。

圖8　地址組合規(guī)則有限狀態(tài)機

圖9　地址狀態(tài)有限狀態(tài)機

通過構(gòu)建上述有限狀態(tài)機，結(jié)合輸入條件對有限狀態(tài)機上的路徑進(jìn)行過濾，從而實現(xiàn)對地址組合規(guī)則和生命周期是否符合要求的質(zhì)檢。

五、質(zhì)檢軟件設(shè)計與實現(xiàn)

本文在上述研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了地址庫質(zhì)檢軟件的設(shè)計與實現(xiàn)，基于JAVA SWT框架開發(fā)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖10所示。

圖10　質(zhì)檢工具系統(tǒng)架構(gòu)

此工具遵守MVC模式進(jìn)行設(shè)計，將整個系統(tǒng)分為界面層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)訪問層。其中，界面層負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行交互，獲取用戶的操作請求，為用戶展示地圖和屬性信息；數(shù)據(jù)處理層負(fù)責(zé)對地址數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、對質(zhì)檢方案進(jìn)行管理、按照質(zhì)檢方案進(jìn)行質(zhì)檢、生成質(zhì)檢結(jié)果等；數(shù)據(jù)訪問對象負(fù)責(zé)和底層數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的控制。Oracle數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)對標(biāo)準(zhǔn)地址數(shù)據(jù)的持久化存儲，其中空間數(shù)據(jù)部分采用SDO_Geometry抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲。軟件主要界面如圖11所示。

圖11　質(zhì)檢工具系統(tǒng)界面

六、結(jié)論與展望

本文標(biāo)準(zhǔn)地址質(zhì)檢流程和方法是針對警用面向時空對象的地址模型對應(yīng)的地址庫定制的解決方案，提供了全面的質(zhì)檢指標(biāo)、體系化的質(zhì)檢規(guī)則、靈活的質(zhì)檢功能。該軟件在若干個試點公安局進(jìn)行了實地應(yīng)用，為公安機關(guān)掌握地址庫的質(zhì)量狀況，進(jìn)行民警工作考核，以及為領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持方面起到了關(guān)鍵支持作用。但該軟件目前還比較獨立，還沒有串入數(shù)據(jù)采集、管理和應(yīng)用等不同的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)中，下一步將考慮質(zhì)檢后的地址處理，將其推送到地址采集系統(tǒng)中，進(jìn)一步核實完善；此外該軟件的質(zhì)檢評估還不完善，需進(jìn)一步完善質(zhì)檢評估功能，并將質(zhì)檢評估與警員績效考核系統(tǒng)進(jìn)一步深度關(guān)聯(lián)。通過上述兩部分優(yōu)化，可實現(xiàn)地址數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系的更加完備，有利于問題數(shù)據(jù)的進(jìn)一步確認(rèn)和修改落實。

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引文格式： 吳非權(quán)，王學(xué)華，譚寧生，等. 面向時空對象的警用標(biāo)準(zhǔn)地址數(shù)據(jù)庫質(zhì)檢研究及其軟件實現(xiàn)[J].測繪通報，2016(1)：53-56.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0013.

作者簡介：吳非權(quán)(1979—)，男，博士，副研究員，主要研究方向為警用地理信息分析與應(yīng)用。E-mail：wufeiq@163.com

基金項目：十二五國家科技攻關(guān)項目(2012BAH35B01);公安部第一研究所重點項目(A13012)

收稿日期：2014-12-16

中圖分類號：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)01-0053-04