927一期工程測圖成果質(zhì)量檢驗軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

程鵬飛，趙有松，張　莉，肖　倩，尹　粟

(1. 國家測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗測試中心，北京 100083； 2. 北京吉威時代軟件股份有限公司，北京 100043)

?

927一期工程測圖成果質(zhì)量檢驗軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

程鵬飛1，趙有松1，張莉1，肖倩2，尹粟1

(1. 國家測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗測試中心，北京 100083； 2. 北京吉威時代軟件股份有限公司，北京 100043)

簡要闡述了927一期測圖成果質(zhì)量檢驗軟件的總體設(shè)計思想和技術(shù)構(gòu)架等情況，給出了軟件研發(fā)的技術(shù)路線，對比了軟件功能需求與研發(fā)實現(xiàn)間的關(guān)系，總體上對該軟件進行了介紹。該軟件已在927項目任務(wù)承擔(dān)單位中得到廣泛應(yīng)用，并為做好國家重大測繪工程項目的質(zhì)量控制提供了借鑒。

海島(礁)；測圖成果；質(zhì)檢軟件

927工程是國家確定的重大測繪工程，具有成果應(yīng)用廣泛、影響大等特點；同時，927一期測圖成果還具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)品種繁雜、承擔(dān)單位眾多、質(zhì)檢任務(wù)量大、時間要求緊等特點，如果采用手工檢查很難在規(guī)定的時間內(nèi)完成繁雜的質(zhì)檢工作。

人工檢查與程序自動檢查相比，在成果數(shù)據(jù)的連通性、自動接邊等檢查方面，在質(zhì)量標準的統(tǒng)一性執(zhí)行、數(shù)據(jù)錯誤與遺漏、檢查結(jié)果記錄的規(guī)范性描述、檢查記錄的分類與入庫管理、質(zhì)量自動評價等方面，在多部門協(xié)作的質(zhì)量控制上，成果質(zhì)檢的自動化、程序化、標準化，以及二級檢查、一級驗收的制度執(zhí)行上不具備優(yōu)勢；同時，程序自動檢查還可以避免各質(zhì)量控制環(huán)節(jié)職責(zé)不清與質(zhì)量評定不客觀的現(xiàn)象。

隨著現(xiàn)有技術(shù)標準和檢測手段的成熟，基于規(guī)則—模型—檢查項的質(zhì)量控制機制可以由計算機程序智能地實現(xiàn)解析、執(zhí)行數(shù)據(jù)質(zhì)量的自動化檢查，實現(xiàn)檢查記錄的圖形化及數(shù)據(jù)庫管理，并支持質(zhì)檢結(jié)果的快速生成、分類與導(dǎo)出，從而提高數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與復(fù)查的可靠性和效率。

國家質(zhì)檢標準對數(shù)字化測繪成果檢查與驗收的逐步規(guī)范，為按照標準規(guī)定的質(zhì)量要素和檢查項開展模式化的數(shù)據(jù)質(zhì)檢與質(zhì)量評定奠定了工作基礎(chǔ)；同時，計算機技術(shù)、質(zhì)檢技術(shù)的發(fā)展也為國家重大測繪項目的基于軟件的成果質(zhì)檢提供了有力支撐。

由于目前面向基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)的質(zhì)檢軟件不能很好地滿足927一期測圖成果總體上質(zhì)檢的需求，因此，需要研制滿足927測圖成果(DLG數(shù)據(jù)、DOM數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、地形圖制圖數(shù)據(jù)及各類元數(shù)據(jù))質(zhì)檢需求的質(zhì)檢軟件。

受國家測繪地理信息局的委托，國家測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗測試中心負責(zé)組織研發(fā)了927一期工程測圖質(zhì)量檢驗軟件(以下簡稱927質(zhì)檢軟件)，軟件合作開發(fā)單位為吉威數(shù)源信息技術(shù)有限公司，軟件生產(chǎn)測試單位為國家測繪地理信息局陜西測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站。整個軟件的研發(fā)歷時3個多月，經(jīng)過了需求調(diào)研與分析、功能需求書確定、軟件原型開發(fā)、軟件功能完善與系統(tǒng)優(yōu)化、生產(chǎn)性測試等環(huán)節(jié)，通過了國家測繪地理信息局國土測繪司在北京組織的項目驗收，隨后在927工程14個項目承擔(dān)單位中得到了廣泛的應(yīng)用。

一、技術(shù)設(shè)計

1. 總體設(shè)計思想

從927一期工程測圖成果質(zhì)檢需求上分析：第一，927質(zhì)檢軟件需要解決查什么的問題，按照已有的數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收標準(GB/T 18316—2008)規(guī)定的質(zhì)量元素、質(zhì)量子元素和檢查項[1]，根據(jù)計算機程序檢查的特性，設(shè)計了對應(yīng)的檢查內(nèi)容；第二，需要解決按照什么方式進行檢查的問題，通過編寫作業(yè)指導(dǎo)書及引入規(guī)則、模型、檢查項等三級檢查體系，在實現(xiàn)自動批處理檢查的基礎(chǔ)上，兼顧人機交互檢查，確定了檢查的方式；第三，需要解決檢查記錄的管理問題，通過采用定位點結(jié)合檢查問題截圖的方式生成了空間化的檢查記錄，同時，通過按照標準的質(zhì)量元素的順序?qū)z查記錄進行了分類與整理，并將結(jié)果統(tǒng)一入庫，實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)對檢查問題記錄的空間化管理；第四，需要解決檢驗成果的自動質(zhì)量評價問題，通過設(shè)定檢查要素的重要等級分類，外部位置精度數(shù)據(jù)導(dǎo)入等手段，在質(zhì)量數(shù)據(jù)庫的支持下自動實現(xiàn)單位成果的質(zhì)量評定；第五，需要解決軟件的高效性、靈活性、可擴展性、適用性與規(guī)模化生產(chǎn)的問題，通過基于質(zhì)檢方案的大數(shù)據(jù)量的自動批處理檢查方式的設(shè)計，實現(xiàn)了批量數(shù)據(jù)的規(guī)?；|(zhì)檢，以提高質(zhì)檢的效率。

因此，筆者提出如下的設(shè)計思想：一是以質(zhì)檢任務(wù)為中心、質(zhì)檢方案為驅(qū)動，提供高度的自動化檢查與方便實用的交互式檢查相結(jié)合的成果數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的全面、高效解決方案；二是采用基于規(guī)則的質(zhì)檢內(nèi)容的圖形化定制機制，實現(xiàn)成果數(shù)據(jù)檢查方法靈活的擴展和定制；三是引入全新概念和方法，以規(guī)則、檢查項、方案三級概念體系為核心，建立檢查體系；四是采用質(zhì)量數(shù)據(jù)庫對檢查數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)和評價數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一高效管理，在顧及輕巧易用的原則下實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的高效查詢和訪問；五是遵循統(tǒng)一的數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收規(guī)范和標準，基于質(zhì)量元素，提供完整、全面的質(zhì)量檢查規(guī)則和模型。

2. 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

927一期工程測圖成果質(zhì)量檢驗軟件設(shè)計采用層次設(shè)計方法，從下向上依次為數(shù)據(jù)服務(wù)層、技術(shù)支撐層、核心業(yè)務(wù)層、應(yīng)用表現(xiàn)層，如圖1所示。

圖1　軟件總體技術(shù)架構(gòu)

(1) 數(shù)據(jù)服務(wù)層

數(shù)據(jù)服務(wù)層包括待檢查數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)庫、質(zhì)量檢查方案。其中，待檢查數(shù)據(jù)包括DLG數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、DOM數(shù)據(jù)、地形圖制圖數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)和圖歷簿等；質(zhì)量數(shù)據(jù)庫用于存儲整個質(zhì)檢過程中產(chǎn)生的所有質(zhì)檢信息；質(zhì)量檢查方案定義了針對待檢查數(shù)據(jù)的檢查內(nèi)容和評價方法。

(2) 技術(shù)支撐層

技術(shù)支撐層由ArcGIS Engine應(yīng)用開發(fā)平臺、專業(yè)質(zhì)檢技術(shù)、.NET應(yīng)用框架組成。技術(shù)支撐層為核心業(yè)務(wù)層的實現(xiàn)提供技術(shù)保障。

在現(xiàn)有的專業(yè)質(zhì)檢技術(shù)基礎(chǔ)和ArcGIS Engine應(yīng)用開發(fā)平臺上開發(fā)，支持的檢查內(nèi)容按照質(zhì)量特性分類，包括空間參考系檢查、位置精度檢查、屬性精度檢查、完整性檢查、邏輯一致性檢查、影像/柵格質(zhì)量檢查、表征質(zhì)量檢查和附件質(zhì)量檢查；同時平臺提供了靈活、高效的自動化質(zhì)量檢查方法和評價方法接口，便捷有效的人機交互式的檢查結(jié)果確認機制，以及統(tǒng)計型錯誤記錄的多種格式的輸出和錯誤記錄圖形定位信息標準格式的輸出。

(3) 核心業(yè)務(wù)層

核心業(yè)務(wù)層實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫質(zhì)量檢查軟件的各大功能模塊，包括基本功能、方案設(shè)計、自動檢查、交互檢查、結(jié)果查看、審核評價和結(jié)果輸出等模塊。其中，基本功能包括數(shù)據(jù)顯示、圖層管理及數(shù)據(jù)組織等；方案設(shè)計模塊用于采用圖形化定制技術(shù)，實現(xiàn)檢查方案的設(shè)計和修改；自動檢查模塊依據(jù)預(yù)先設(shè)計的檢查方案實現(xiàn)全自動檢查；交互檢查提供多種便捷工具輔助人工進行檢查；結(jié)果查看模塊提供對檢查結(jié)果及錯誤信息的查看和確認；審核評價模塊提供了錯誤統(tǒng)計、評價模型，輔助檢查員對數(shù)據(jù)質(zhì)量作出合理評價；結(jié)果輸出模塊提供對各種檢查結(jié)果的輸出，以便加載到生產(chǎn)環(huán)境中進行錯誤的確認與修改。

(4) 應(yīng)用表現(xiàn)層

應(yīng)用表現(xiàn)層是直接與用戶交互的系統(tǒng)功能層，根據(jù)用戶需求的不同構(gòu)建和開發(fā)不同的交互界面。檢查方法以自動檢查為主，對無法實現(xiàn)自動檢查的要素內(nèi)容應(yīng)提供可視化的人機交互檢查定位引導(dǎo)工具，以保證質(zhì)量檢查的高效率及檢查內(nèi)容的全面、完整。質(zhì)量檢查結(jié)果能進行自動定位、圖形化顯示、統(tǒng)計輸出和質(zhì)量評價。

3. 規(guī)則庫設(shè)計

質(zhì)檢規(guī)則庫處理系統(tǒng)可理解為對這些質(zhì)檢規(guī)則進行解析、執(zhí)行的智能處理機，主要由規(guī)則模型庫、規(guī)則與方案文件解析模塊、規(guī)則與方案設(shè)計器3部分構(gòu)成。規(guī)則模型庫主要負責(zé)規(guī)則的解析(處理類型與順序、方法、關(guān)聯(lián)參數(shù))和執(zhí)行；規(guī)則與方案文件解析模塊主要負責(zé)讀取、管理、修改規(guī)則與方案文件；規(guī)則與方案設(shè)計器主要用來生成質(zhì)檢規(guī)則文件和質(zhì)檢方案文件，其工作流程如圖2所示。首先，由規(guī)則設(shè)計器、方案設(shè)計器根據(jù)數(shù)據(jù)特點建立相應(yīng)的檢查方案文件；然后，由文件解析模塊讀取方案文件；最后，由規(guī)則模型庫解析出檢查方法和檢查參數(shù)，并由規(guī)則引擎執(zhí)行相應(yīng)的檢查方法。927質(zhì)檢軟件運用規(guī)則庫實現(xiàn)了從原始資料到成果數(shù)據(jù)，從圖形到屬性的內(nèi)容檢查，同時對數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)命名等按照GB/T 18316—2008進行自動批量檢查，極大地減輕了勞動強度。

圖2　規(guī)則庫系統(tǒng)工作流程

4. 質(zhì)量數(shù)據(jù)庫設(shè)計

質(zhì)量數(shù)據(jù)庫負責(zé)收集、存儲、管理各方面的質(zhì)量內(nèi)容，主要包含質(zhì)量要素數(shù)據(jù)(質(zhì)量元素、質(zhì)量子元素以及檢查項等信息)、質(zhì)量模型數(shù)據(jù)(包括質(zhì)量檢查方法、檢查模型、檢查參數(shù)等信息)、質(zhì)量評價數(shù)據(jù)(質(zhì)量評價方法、評價模型、評價參數(shù)等信息)、檢查結(jié)果信息(對檢查數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查后得到的檢查信息和評價信息)等，如圖3所示。

圖3　質(zhì)量數(shù)據(jù)庫內(nèi)容

當創(chuàng)建一個質(zhì)檢任務(wù)時927質(zhì)檢軟件基于Access數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建一個MDB數(shù)據(jù)庫，用于存放原始的檢查數(shù)據(jù)路徑以及檢查方案文件路徑等。數(shù)據(jù)質(zhì)檢時，以質(zhì)量要素數(shù)據(jù)、質(zhì)量模型數(shù)據(jù)、質(zhì)量評價數(shù)據(jù)為依據(jù)，對提交的成果數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查，最終生成質(zhì)檢結(jié)果，這些信息和結(jié)果也將記錄到質(zhì)量數(shù)據(jù)庫中。為此，質(zhì)量數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計采用三層框架的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，如圖4所示，其中數(shù)據(jù)層主要用于存儲各種檢查結(jié)果數(shù)據(jù)；邏輯層主要開展質(zhì)檢的各種邏輯處理；表示層主要通過用戶界面將數(shù)據(jù)以圖形化的方式表示出來。

圖4　質(zhì)量數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

5. 接口設(shè)計

927質(zhì)檢軟件在專業(yè)ArcGIS Engine Runtime 9.3平臺上進行開發(fā)，可支持Microsoft Windows2000 /XP /Win7等操作系統(tǒng)，對硬件設(shè)備無特殊要求。軟件外部接口主要是與方案設(shè)計器之間的接口，主要將質(zhì)檢方案文件中的配置信息反序列化為相應(yīng)的類對象。內(nèi)部接口主要是與底層的規(guī)則庫以及質(zhì)量數(shù)據(jù)庫之間的接口，其采用基于規(guī)則—檢查項—方案的體系結(jié)構(gòu)，并通過質(zhì)量數(shù)據(jù)庫對檢查結(jié)果進行管理，如圖5所示。

圖5　軟件接口設(shè)計

二、技術(shù)路線與實現(xiàn)

1. 技術(shù)路線

927質(zhì)檢軟件的開發(fā)技術(shù)路線基于.NET應(yīng)用框架進行軟件總體搭建，采用VS2005 C#開發(fā)語言進行系統(tǒng)開發(fā)，ArcGIS Engine 9.3應(yīng)用開發(fā)平臺進行組件開發(fā)，Access數(shù)據(jù)庫進行各類質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲與管理。采用模塊化的設(shè)計，將系統(tǒng)按其功能劃分成不同的模塊并采用并發(fā)多線程和多進程技術(shù)，提高執(zhí)行效率，如圖6所示。

圖6　927質(zhì)檢軟件技術(shù)路線

2. 研發(fā)與實現(xiàn)

按照最初的技術(shù)設(shè)計與軟件功能需求書的要求，927質(zhì)檢軟件在進行生產(chǎn)性調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有的質(zhì)檢軟件的功能和927一期工程測圖成果的特點，按照GB/T 18316—2008對數(shù)字測繪產(chǎn)品規(guī)定的9大檢查質(zhì)量要素，分別確定了自動檢查和半自動檢查的檢查項；同時，編寫了927測繪成果的作業(yè)指導(dǎo)書，明確了927測繪成果的質(zhì)檢流程，解決了查什么和怎么查的問題，通過兩次生產(chǎn)單位的測試和多次修改完善，927質(zhì)檢軟件已經(jīng)完成了7個模塊的功能開發(fā)，并建立了68條質(zhì)檢規(guī)則見表1，滿足了基于軟件對927一期測圖成果的質(zhì)檢需求。

表1　927質(zhì)檢軟件設(shè)計與完成情況對比

三、結(jié)束語

927質(zhì)檢軟件的研發(fā)實現(xiàn)了對927一期測圖成果數(shù)據(jù)質(zhì)量的有效控制，特別是首次在質(zhì)檢軟件中提出并實現(xiàn)了目錄模型的數(shù)據(jù)質(zhì)檢，保證了927項目成果在概念、格式等方面的一致性；同時，基于質(zhì)檢方案，批量、靈活的質(zhì)檢機制，面向多源數(shù)據(jù)對象進行自動批處理及人機交互的檢查模式，基于質(zhì)量數(shù)據(jù)庫的錯誤信息存儲等創(chuàng)新性質(zhì)檢技術(shù)實現(xiàn)，有效提升了927質(zhì)檢軟件的技術(shù)含量和質(zhì)檢效率，為全方位、全過程、高效率、網(wǎng)絡(luò)化的信息化質(zhì)檢技術(shù)的實現(xiàn)提供了有益嘗試，為大型國家重大測繪工程項目的質(zhì)檢提供了重要借鑒。

[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會. 數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收：GB/T 18316—2008[S]. 北京：中國標準出版社，2008.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會. 測繪成果質(zhì)量檢查與驗收：GB/T 24356—2009[S]. 北京：中國標準出版社，2009.

[3]黃文騫. 海島礁測繪的主要技術(shù)及方法[J]. 測繪通報，2014(5):123-126.

[4]陳海鵬，趙有松. GB/T 18316—2008在國家級測繪工程DOM成果質(zhì)量檢驗中的應(yīng)用實踐[J]. 測繪通報，2013(8):52-54.

[5]劉建軍，王東華，商瑤玲. 國家1∶5 萬DLG 數(shù)據(jù)庫質(zhì)量檢查軟件的設(shè)計和開發(fā)[J]．地理信息世界，2006(4):23-26．

[6]何光旭，何宗宜. 空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)的研制[J]. 地理空間信息，2004，2(2):20-22.

[7]趙曉紅,王西光. 談GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量[J]. 測繪與空間地理信息，2007，30(6):114-116.

[8]曾衍偉.空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與評價系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 測繪與空間地理信息，2003，26(1):4-8.

[9]王桂芝，商瑤玲，劉建軍，等. 新技術(shù)條件下數(shù)字地形圖產(chǎn)品的質(zhì)量控制[J]. 地理信息世界，2012(4):21-24.

[10]湯國安，陶旸，王春. 等高線套合差及在DEM質(zhì)量評價中的應(yīng)用研究[J]. 測繪通報，2007(7):62-65.

Design and Implementation for the Quality Check Software of 927 Primary Phase Project Mapping Results

CHENG Pengfei，ZHAO Yousong，ZHANG Li，XIAO Qian，YIN Su

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0163.

2015-08-20

程鵬飛(1964—)，男，研究員，研究方向為大地測量。E-mail：chengpf@casm.ac.cn

P208

B

0494-0911(2016)05-0088-04

引文格式： 程鵬飛，趙有松，張莉，等. 927一期工程測圖成果質(zhì)量檢驗軟件的設(shè)計與實現(xiàn)[J].測繪通報，2016(5)：88-91.