地下空間設(shè)施普查數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查關(guān)鍵技術(shù)研究與評(píng)價(jià)

梁 晨，羅志清，易鵬飛

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地下空間設(shè)施普查數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查關(guān)鍵技術(shù)研究與評(píng)價(jià)

梁 晨，羅志清，易鵬飛

（昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093）

本文根據(jù)地下空間建（構(gòu)）筑物數(shù)據(jù)特點(diǎn)詳細(xì)闡述了地下空間質(zhì)量檢查的流程以及方法步驟，并對(duì)相關(guān)的地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查關(guān)鍵技術(shù)流程及方法進(jìn)行了總結(jié)。針對(duì)當(dāng)前地下空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的多屬性、數(shù)據(jù)量大的特性，結(jié)合FME軟件的多種轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)單易編輯的特性，實(shí)現(xiàn)地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的部分檢查工作。在明確數(shù)據(jù)處理流程及精度要求的前提下，利用FME模塊式開發(fā)不失為一種比高級(jí)程序編寫更為簡(jiǎn)單易操作的手段。

質(zhì)量檢查；地下空間；FME；關(guān)鍵技術(shù)

0 引言

近年來，隨著我國(guó)城市人口不斷增長(zhǎng)，提高城市空間利用率早已迫在眉睫。城市地下空間資源充分利用成為城市空間資源配置提升城市環(huán)境承載能力的有效手段之一。地下空間普查通過摸清城市地下空間現(xiàn)狀并建立地下空間信息數(shù)據(jù)庫的手段，為城市空間規(guī)劃和管理提供數(shù)據(jù)支撐，對(duì)改善城市生態(tài)環(huán)境，提高城市空間利用率，提高城市防災(zāi)能力有著重要意義[1]。我國(guó)多個(gè)城市已開展地下空間普查工作，地下空間建（構(gòu)）筑物普查內(nèi)容主要包括地下交通、公共服務(wù)、工業(yè)倉儲(chǔ)、人防、地下居住設(shè)施等的地下空間地址、名稱、建筑結(jié)構(gòu)、建筑用途、使用年限，平面位置以及高程、面積等相關(guān)屬性[2]。地下空間普查數(shù)據(jù)是建立地下空間數(shù)據(jù)庫的重要數(shù)據(jù)。本文基于昆明市地下空間建（構(gòu)）筑物普查成果數(shù)據(jù)對(duì)地下空間質(zhì)量檢查方法進(jìn)行研究并設(shè)定質(zhì)量檢查方法，評(píng)定地下空間普查成果質(zhì)量。確保地下空間數(shù)據(jù)入庫內(nèi)容的準(zhǔn)確性。

目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有不少專家學(xué)者對(duì)空間數(shù)字相關(guān)產(chǎn)品的的質(zhì)量檢查控制以及評(píng)價(jià)系統(tǒng)做了大量的研究工作，并通過國(guó)家測(cè)繪局2008年頒布的《數(shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》（CH/T18316-2008）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大部分的空間數(shù)據(jù)質(zhì)量成果檢查系統(tǒng)進(jìn)行了質(zhì)量檢查評(píng)價(jià)系統(tǒng)的模塊開發(fā)。

本文基于對(duì)昆明市五華區(qū)地下空間普查成果質(zhì)量檢查方法及評(píng)價(jià)體系進(jìn)行總結(jié)和對(duì)當(dāng)前缺陷進(jìn)行整理歸納，針對(duì)人機(jī)交互檢查方法做出重點(diǎn)闡述。本文研究數(shù)據(jù)來源測(cè)區(qū)范圍屬于高原平壩地形，范圍內(nèi)交通發(fā)達(dá)，建筑物密集，是以后城市規(guī)劃和防災(zāi)減災(zāi)的重點(diǎn)區(qū)域，數(shù)據(jù)質(zhì)量的高低對(duì)今后的數(shù)據(jù)更新、管理與應(yīng)用有著重要的影響。所以對(duì)地下空間測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求。當(dāng)前地下空間普查項(xiàng)目具有測(cè)量作業(yè)范圍廣，空間關(guān)系復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理流程繁雜的特點(diǎn)。

地下空間普查數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的具體內(nèi)容有：數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、平面以及高程精度、數(shù)據(jù)要素的完整性、數(shù)據(jù)庫質(zhì)量以及資料的完整性以及整飾質(zhì)量。

1 地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)方法

當(dāng)前數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量檢查大致有以下幾點(diǎn)內(nèi)容[3]：

（1）原始資料的正確性、完整性檢查；

（2）硬件質(zhì)量及數(shù)據(jù)處理軟件是否達(dá)到所需的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

（3）數(shù)據(jù)質(zhì)量：數(shù)學(xué)基礎(chǔ)即大地基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)、地圖投影是否符合要求；平面位置三維坐標(biāo)精度是否符合要求；

（4）數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)格式以及命名是否符合設(shè)計(jì)要求；

（5）參考的相關(guān)資料現(xiàn)勢(shì)性是否符合要求；

（6）圖件格式及命名是否符合設(shè)計(jì)書要求；

（7）附件附屬資料是否錯(cuò)漏。

隨著質(zhì)量檢查軟件的不斷增多，數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查開始從傳統(tǒng)的人工檢查逐漸過渡到數(shù)據(jù)質(zhì)量軟件檢查。但是由于質(zhì)量檢查項(xiàng)目繁多，有很多是程序難以實(shí)現(xiàn)的質(zhì)量檢查的功能還需要人工進(jìn)行檢查校對(duì)。所以，現(xiàn)階段數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查工作大多是人工與計(jì)算機(jī)軟件相結(jié)合從而在可控性好的前提下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查自動(dòng)化提高工作效率。

地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)是有內(nèi)業(yè)成果質(zhì)量檢查和外業(yè)成果質(zhì)量抽查組成。本次地下空間數(shù)據(jù)檢驗(yàn)是依據(jù)GB/T 24356—2009《測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》對(duì)測(cè)量成果進(jìn)行100%的內(nèi)業(yè)檢查和10%的外業(yè)抽查。

外業(yè)數(shù)據(jù)檢查主要是采用現(xiàn)場(chǎng)巡視以及重新架設(shè)儀器測(cè)量等方式對(duì)控制點(diǎn)精度、地建邊長(zhǎng)精度是否符合要求以及對(duì)地建屬性的正確性進(jìn)行檢查。

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)檢查主要是針對(duì)圖根導(dǎo)線計(jì)算資料以及成果圖上標(biāo)注的相關(guān)屬性以及格式的正確性核查；數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)邏輯是否一致、空間數(shù)據(jù)精度以及屬性數(shù)據(jù)精度是否符合指標(biāo)、質(zhì)量檢查檢核點(diǎn)較差是否滿足等數(shù)據(jù)質(zhì)量要求進(jìn)行綜合評(píng)估。

2 地下空間數(shù)據(jù)檢查內(nèi)容

2.1 數(shù)學(xué)精度檢查

控制測(cè)量檢查內(nèi)容：二級(jí)點(diǎn)的平面相對(duì)檢測(cè)中誤差以及高程檢測(cè)中誤差、圖根點(diǎn)的平面檢測(cè)中誤差以及高程檢測(cè)中誤差。檢查方式為實(shí)地核查后進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理對(duì)比原數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估。

測(cè)量精度檢查內(nèi)容：地下空間平面位置測(cè)量中誤差及邊長(zhǎng)中誤差、地下空間地坪高測(cè)量中誤差、地下空間凈空高測(cè)量中誤差。檢查方式為實(shí)地核查后進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理對(duì)比原數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估。

2.2 圖表資料檢查

表格及記錄：主要包括地下空間設(shè)施分類信息檢查、地下空間設(shè)施、豎向設(shè)施調(diào)查信息檢查兩項(xiàng)。檢查方式為外業(yè)實(shí)地核查對(duì)比測(cè)量數(shù)據(jù)及屬性正確性。

圖件：主要是對(duì)總的平面圖、分層平面圖圖面進(jìn)行檢查。

2.3 數(shù)據(jù)文件檢查

主要是對(duì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)邏輯一致性以及數(shù)據(jù)表征質(zhì)量檢查；圖件的地下空間設(shè)施分層設(shè)色、符號(hào)、線型以及圖廓整飾質(zhì)量檢查；地下空間元數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查；文件命名是否符合設(shè)計(jì)書規(guī)定。在數(shù)據(jù)完整性、邏輯一致性上，由于數(shù)據(jù)量較大，可以考慮先使用FME軟件通過設(shè)定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器從而進(jìn)行快速檢查過濾掉數(shù)據(jù)庫中地下空間數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤信息如：編碼重復(fù)、屬性缺失、字段錯(cuò)漏等等。

2.4 資料質(zhì)量檢查

資料完整性：主要是對(duì)提交的各項(xiàng)成果報(bào)告的內(nèi)容、格式、數(shù)據(jù)完整性進(jìn)行全面檢查。

整飾規(guī)整性：對(duì)歸檔資料的完整性進(jìn)行檢查。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析是從90個(gè)地下空間中抽取10個(gè)地下空間樣本，分別從空間參考系、位置精度、屬性精度、數(shù)據(jù)完整性、邏輯一致性、表征質(zhì)量、附件質(zhì)量七個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分，然后按照不同權(quán)重計(jì)算出總分?jǐn)?shù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。

3.1 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)檢查

檢查內(nèi)容：坐標(biāo)系統(tǒng)以及高程基準(zhǔn)是否正確。

3.2 數(shù)學(xué)精度檢查

相關(guān)測(cè)量技術(shù)指標(biāo)數(shù)學(xué)精度要求及質(zhì)量檢查檢核公式如下：

GNSS RTK二級(jí)控制點(diǎn)測(cè)量平均邊長(zhǎng)為300 m，最弱點(diǎn)相對(duì)于起算點(diǎn)點(diǎn)位中誤差≤±5 cm，相鄰邊檢測(cè)邊長(zhǎng)較差相對(duì)誤差不超過1/7000。外業(yè)檢核采用重新架站測(cè)量的方法，重復(fù)測(cè)量檢核點(diǎn)的平面點(diǎn)位中誤差≤5，計(jì)算公式為：

高程控制測(cè)量采用似大地水準(zhǔn)面精化模型獲取控制點(diǎn)高程，高程中誤差不超過±3.0 cm，檢測(cè)高程較差不超過±6 cm。

地下建筑物實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)200 m以下測(cè)距中誤差不得超過20 mm，實(shí)測(cè)200 m以上邊長(zhǎng)較差相對(duì)中誤差不得超過1/7000。

數(shù)學(xué)精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下表：

表1 數(shù)學(xué)精度統(tǒng)計(jì)表

Tab.1 Mathematical accuracy statistics table

3.3 圖表及文件資料檢查

圖表質(zhì)量檢查主要是人工核查，核查內(nèi)容有：出入口、通道、豎井朝向錯(cuò)誤及漏測(cè)；出入口、通道、豎井、凈空高屬性錯(cuò)誤及數(shù)據(jù)精度；地建名稱書寫是否規(guī)范；分層圖繪制是否符合規(guī)范。

資料質(zhì)量檢查主要是檢查資料的完整性以及格式的正確性檢查。

3.4 數(shù)據(jù)文件檢查

主要檢查地下空間設(shè)施分層設(shè)色、符號(hào)、線型以及圖廓整飾是否符合規(guī)定、地下空間元數(shù)據(jù)完整性以及錯(cuò)漏、文件命名正確性。上述檢查主要是人工進(jìn)行核查。

數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)完整性、數(shù)據(jù)完整性以及數(shù)據(jù)邏輯一致性以及數(shù)據(jù)表征質(zhì)量的檢查具有工作量大、屬性繁雜的特點(diǎn)，人工檢查工作量較大，所以采用人機(jī)交互協(xié)查的方式進(jìn)行質(zhì)量檢查工作。

FME（Feature Manipulate Engine）是一款由加拿大Safe Software公司開發(fā)的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。它可以連接300+種空間/非空間數(shù)據(jù)格式，并提供400+種不同功能的轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。該軟件通過選擇合適的轉(zhuǎn)換器，設(shè)置合適的閾值構(gòu)建數(shù)據(jù)質(zhì)檢架構(gòu)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)對(duì)比以及數(shù)據(jù)輸出功能，從而完成質(zhì)量檢查工作。FME是通過對(duì)每個(gè)檢查項(xiàng)定制一個(gè)專屬的質(zhì)檢模板，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查?；贔ME易用性和高效的數(shù)據(jù)處理能力以及可維護(hù)的特性，在某種程度上大大提高數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的效率，減少質(zhì)量檢查成本。

圖1 數(shù)據(jù)檢查流程圖

以昆明市五華區(qū)地下空間普查數(shù)據(jù)中的Pass-age屬性檢查為例進(jìn)行數(shù)據(jù)庫常規(guī)檢查，以下為設(shè)計(jì)思路及步驟：

（1）首先確定檢查項(xiàng)，如：屬性值填寫的錯(cuò)漏、長(zhǎng)度是否符合要求以及閾值等；

（2）設(shè)置各設(shè)施類型的數(shù)據(jù)庫通道列表為讀模塊；

（3）對(duì)各類設(shè)施添加Tester轉(zhuǎn)換器完成對(duì)PassageID命名一致性檢查；

（4）通過AttributeKeeper（屬性保留轉(zhuǎn)換器）提取各類設(shè)施Passage列表中需檢查的屬性；

（5）添加Tester轉(zhuǎn)換器檢查ID字符長(zhǎng)度、地建標(biāo)識(shí)碼標(biāo)識(shí)碼字符長(zhǎng)度是否符合數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)通道的長(zhǎng)寬屬性設(shè)置閾值；

（6）添加DuplicateFilter轉(zhuǎn)換器，完成重復(fù)編碼檢查；

（7）選取AttributeCreator轉(zhuǎn)換器將檢查結(jié)果添加檢查錯(cuò)誤名稱；

（8）添加寫模塊，選擇添加要輸出的要素列表并添加輸出路徑及輸出文件格式。

下圖為地下空間各層屬性表Passage（通道）為檢查實(shí)例：

圖2 通道檢查設(shè)計(jì)實(shí)例

檢查將以Excell表的形式輸出到指定文件夾：

圖3 地下空間通道錯(cuò)誤信息匯總表

地下空間數(shù)據(jù)通過上述測(cè)試可以看出，利用FME針對(duì)地下空間數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)量，屬性繁多的特點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量檢查，大大提高了工程質(zhì)量以及縮短了質(zhì)量檢查時(shí)間，不僅在質(zhì)檢方面，更是可以在地下空間工程測(cè)量中作為成果數(shù)據(jù)提交前的初步檢核手段，減少成果數(shù)據(jù)錯(cuò)誤量，起到縮短工期的效果。

但是該方案還是有很大的局限性。首先，在數(shù)據(jù)更正方面很大一部分還是需要人工去排查與修改；其次，閾值的限定值需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)來確定；最后，一個(gè)統(tǒng)一的、可簡(jiǎn)單設(shè)置各項(xiàng)閾值參數(shù)的地下空間數(shù)據(jù)庫質(zhì)量檢查整體模板需要研究開發(fā)。

3.5 成果質(zhì)量評(píng)定

根據(jù)《測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》加權(quán)平均分評(píng)分模式將各項(xiàng)質(zhì)量檢查結(jié)果數(shù)據(jù)分配合適的權(quán)重進(jìn)行評(píng)分，本次檢驗(yàn)批一共90個(gè)樣本，從中選取10個(gè)樣本，其中質(zhì)量為優(yōu)的有4個(gè)；質(zhì)量為良的有6個(gè)，最終質(zhì)量判定為良。

表2 質(zhì)量元素權(quán)重分配表

Tab.2 Weight distribution table of quality elements

4 結(jié)語

目前國(guó)內(nèi)的空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)大致相同，但是目前地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查方法在軟件化方面還有待研究。人工質(zhì)量檢查在很多方面有著不可替代的作用，但在同標(biāo)準(zhǔn)、大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查中需要通過軟件實(shí)現(xiàn)大部分的檢查工作以減少工作量。例如：在數(shù)據(jù)庫、圖件等屬性以及邏輯性檢查方面可以借助FME得以快速實(shí)現(xiàn)。FME軟件與各個(gè)地理空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái)相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)錄入、檢查以及篩選工作。今后還可以利用FME DataInspector模塊可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，利用FME Server實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)交換，甚至可以進(jìn)一步的利用Plug-in SDK模塊開發(fā)出地下空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速更新安全管理。這些都是今后筆者所研究的方向。

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Research and Evaluation on Key Technologies for Quality Inspection of Underground Space Facilities

LIANG Chen, LUO Zhi-qing, YI Peng-fei

(Faulty of Land and Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China)

Built according to the underground space, physical characteristics of the data in detail the procedures in process and quality inspection, underground space and the key technology related to underground space data quality checking process and method are summarized.In view of the current underground space database of multiple attribute data quality checks, a large quantity of data characteristics, combining with a variety of FME software characteristic of simple and easy to edit, and realize the underground parts of the spatial data quality inspection work.On the premise of clear data processing process and precision requirement, developing with FME module is a simpler and easier method than advanced programming.

Quality inspection; Underground space; FME; Key technology

p20

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.08.030

梁晨(1993-)，男，昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)?S集成與應(yīng)用；羅志清(1963-)，男，副教授，主要研究方向：數(shù)字化測(cè)圖及GIS應(yīng)用研究；易鵬飛(1990-)，男，助理工程師，主要研究方向：GIS與工程測(cè)量的應(yīng)用與研究。

本文著錄格式：梁晨，羅志清，易鵬飛. 地下空間設(shè)施普查數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查關(guān)鍵技術(shù)研究與評(píng)價(jià)[J]. 軟件，2018，39（8）：145-149