地表覆蓋質(zhì)檢工具在基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

冷順綠

摘要：針對(duì)基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中地表覆蓋質(zhì)量檢查過(guò)程較為繁瑣復(fù)雜的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套基于ArcGIS平臺(tái)二次開(kāi)發(fā)的地表覆蓋數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查工具。該軟件具有自動(dòng)化檢查數(shù)據(jù)成果的模塊，可代替繁瑣的人工檢查;同時(shí)通過(guò)檢查結(jié)果的糾錯(cuò)可以更好地保證數(shù)據(jù)成果質(zhì)量。實(shí)際應(yīng)用表明，該軟件提高了基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)地表覆蓋的工作效率和成果準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè);質(zhì)量檢查;二次開(kāi)發(fā);自動(dòng)化

中圖分類(lèi)號(hào)：P22? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）10-0154-04

Abstract： In order to solve the complicated problem of land cover quality inspection in basic geographical national condition monitoring project， a set of land cover data quality inspection tool based on ArcGIS platform was designed. This tool has the module of automatic checking data results， which can replace the tedious manual checking. At the same time， the quality of data results can be better guaranteed by correcting the checking results. The practical application shows that the software improves the efficiency and accuracy of the? basic geographical national condition monitoring.

Key words： fundamental geographic national condition monitoring; qualit inspection; redevelopment; automation

為全面掌握中國(guó)地理國(guó)情現(xiàn)狀，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的需要，2013—2015年開(kāi)展第一次全國(guó)地理國(guó)情普查工作，查清中國(guó)自然和人文地理要素的現(xiàn)狀和空間分布情況，為開(kāi)展常態(tài)化地理國(guó)情監(jiān)測(cè)奠定基礎(chǔ)，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的需要，提高地理國(guó)情信息對(duì)政府、企業(yè)和公眾的服務(wù)能力。

2016年以來(lái)，按照“邊普查、邊監(jiān)測(cè)、邊應(yīng)用”的要求，隨著普查工作的深入，地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作也在跨行業(yè)、多領(lǐng)域全面開(kāi)展，而且陸續(xù)產(chǎn)生了監(jiān)測(cè)成果。地理國(guó)情監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)全新的工作，如何檢驗(yàn)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果的質(zhì)量不僅僅是檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)所面臨的問(wèn)題[1]，而且是數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門(mén)在加工數(shù)據(jù)的同時(shí)需要關(guān)注的問(wèn)題。針對(duì)云南省目前尚無(wú)統(tǒng)一的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果質(zhì)檢軟件的情況，本研究以2018年基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)本底數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，闡述地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中地表覆蓋方面質(zhì)量檢查軟件的設(shè)計(jì)思路與功能實(shí)現(xiàn)。

1? 地表覆蓋監(jiān)測(cè)工作

1.1? 監(jiān)測(cè)目標(biāo)

以第一次全國(guó)地理國(guó)情普查成果為基礎(chǔ)，利用時(shí)相符合基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)要求的高分辨率航空航天遙感影像，整合并充分利用各級(jí)、各類(lèi)基礎(chǔ)性地理信息數(shù)據(jù)及相關(guān)部門(mén)專(zhuān)題數(shù)據(jù)，對(duì)上一年度基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行更新，形成現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、精度高、全覆蓋的各級(jí)地理國(guó)情信息數(shù)據(jù)庫(kù)[2]，發(fā)布年度地理國(guó)情監(jiān)測(cè)報(bào)告，為后續(xù)國(guó)家級(jí)建庫(kù)和統(tǒng)計(jì)分析順利開(kāi)展打好基礎(chǔ)，為各部門(mén)和地方政府提供地理國(guó)情信息決策支撐，為生態(tài)文明體制改革、民生保障、應(yīng)急救災(zāi)、重大國(guó)情國(guó)力調(diào)查等工作提供統(tǒng)一的地理空間公共信息基底。

1.2? 本底數(shù)據(jù)

由地理國(guó)情行政管理部門(mén)統(tǒng)一公布的2018年基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)本底數(shù)據(jù)。

1.3? 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

2018年需監(jiān)測(cè)的地表覆蓋變化涉及類(lèi)型包括8個(gè)一級(jí)類(lèi)、46個(gè)二級(jí)類(lèi)和86個(gè)三級(jí)類(lèi)（其中至少63個(gè)需按照三級(jí)類(lèi)采集，其他23個(gè)各地可按需細(xì)化）。部分三級(jí)類(lèi)名稱，如水田、旱地、喬灌果園、茶園、闊葉林、闊葉灌木林、高覆蓋度草地、高密度低矮房屋建筑區(qū)等。

按照任務(wù)區(qū)域，完成全國(guó)基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)地表覆蓋的數(shù)據(jù)生產(chǎn)，通過(guò)覆蓋圖斑圖形和屬性的修改，完成變化信息的提取和記錄，形成符合設(shè)計(jì)要求、質(zhì)量合格的2018年基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果。

1.4? 監(jiān)測(cè)方法

以覆蓋任務(wù)區(qū)的多源航空航天遙感影像數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，收集利用各類(lèi)行業(yè)專(zhuān)題數(shù)據(jù)，采用遙感影像解譯、外業(yè)調(diào)查、數(shù)據(jù)編輯與整理、空間數(shù)據(jù)建庫(kù)、統(tǒng)計(jì)分析等技術(shù)與方法，運(yùn)用高新技術(shù)和裝備，內(nèi)外業(yè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)性地理國(guó)情變化信息的快速、準(zhǔn)確獲取，通過(guò)集中建庫(kù)和面向全國(guó)開(kāi)展統(tǒng)計(jì)分析，形成基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的系列數(shù)據(jù)、報(bào)告和圖件成果[3]。

2? 質(zhì)量檢查的具體需求

地表覆蓋監(jiān)測(cè)作業(yè)需要修改的屬性較少，有FEATID、CCJC、ChangeType、TAG 4個(gè)字段。各字段含義及類(lèi)型見(jiàn)表1。

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)以縣級(jí)為單位開(kāi)展工作，地表覆蓋作業(yè)需要修改的圖形數(shù)據(jù)為覆蓋整個(gè)行政區(qū)域的面狀要素：數(shù)據(jù)量大，往往一個(gè)縣有數(shù)十萬(wàn)個(gè)圖斑;拓?fù)湟蟾?，不能重疊不能有縫隙。與ChangeTpye字段對(duì)應(yīng)的有3種修改方式：邊界伸縮變化（簡(jiǎn)單的情況是邊界的擴(kuò)張和縮?。?，屬性賦值為1;圖斑新增（簡(jiǎn)單的情況是從大圖斑中裁剪出小圖斑），屬性賦值為2;要素屬性修改，屬性賦值為9。

實(shí)際工作中，要素圖斑是否發(fā)生變化主要由人工參考高清影像底圖和外業(yè)調(diào)查核查數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，操作中往往出現(xiàn)以下幾種錯(cuò)誤：①凡是邊界改變的圖斑ChangeTpye屬性值全部應(yīng)該為1，而人工操作往往會(huì)有遺漏或者誤判為2（周邊圖斑變化較大，逐一修改邊界較為繁瑣，導(dǎo)致作業(yè)員進(jìn)行合并后重新切分處理時(shí)錯(cuò)誤地賦值為2）;②新增圖斑ChangeTpye屬性值全部應(yīng)該為2，而人工操作往往會(huì)有遺漏或誤判為1（同類(lèi)地物已經(jīng)偏移較遠(yuǎn)不能判讀為伸縮變化）;③CCJC被誤改為周邊的分類(lèi)值，造成地物分類(lèi)完全錯(cuò)誤（經(jīng)常出現(xiàn)在切分合并圖斑時(shí)），比如大面積林地被賦值為道路或房屋的地類(lèi)代碼;④手動(dòng)輸入的CCJC不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，比如含有空格及換行符等;⑤拓?fù)溴e(cuò)誤。

這些錯(cuò)誤中，前三點(diǎn)錯(cuò)誤如果僅依靠人工交叉檢查，就會(huì)耗費(fèi)大量人力物力，并且效果不佳：正確圖斑被多次重復(fù)檢查，而錯(cuò)誤多次檢查仍不能被發(fā)現(xiàn)，檢查過(guò)程中錯(cuò)誤“常查常有”。這時(shí)就迫切需要一個(gè)符合基礎(chǔ)性國(guó)情監(jiān)測(cè)質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)的高度自動(dòng)化的質(zhì)檢工具，進(jìn)行合理高效的錯(cuò)誤檢查并輸出錯(cuò)誤記錄，把地表覆蓋數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤在成果移交之前順利修正。

3? 軟件設(shè)計(jì)思路

不同于第一次全國(guó)地理國(guó)情普查，基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是在上一年監(jiān)測(cè)的本底數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行更新，而統(tǒng)一下發(fā)的本底數(shù)據(jù)已經(jīng)通過(guò)國(guó)家統(tǒng)一驗(yàn)收，錯(cuò)誤極少。通過(guò)把監(jiān)測(cè)作業(yè)后的數(shù)據(jù)與本底數(shù)據(jù)進(jìn)行空間位置和屬性信息的對(duì)比就可以得到監(jiān)測(cè)修改時(shí)的錯(cuò)誤記錄。筆者對(duì)地表覆蓋檢查質(zhì)檢工具做了流程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

4? 軟件特點(diǎn)與功能

ArcObjects（簡(jiǎn)稱AO）是ArcGIS系列產(chǎn)品ArcMap、ArcCatalog和 ArcScene的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，是基于COM技術(shù)構(gòu)建的模塊化、可伸縮和跨平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)，是一套COM組件集合，可以集成在多種語(yǔ)言開(kāi)發(fā)框架中[4]，系列產(chǎn)品包括桌面平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、移動(dòng)端平臺(tái)等。本研究基于ArcEngine組件開(kāi)發(fā)，采用C#編程語(yǔ)言進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，完成質(zhì)量檢查的功能模塊。

地表覆蓋質(zhì)量檢查工具，采用按需選擇功能模塊，隨后一鍵執(zhí)行的簡(jiǎn)單便捷的操作方式;引入了檢查前驗(yàn)證數(shù)據(jù)與參數(shù)，檢查中提示進(jìn)度與信息，檢查后統(tǒng)一入庫(kù)驗(yàn)收的人性化交互模式，質(zhì)檢工具界面如圖2所示。

該質(zhì)檢工具已經(jīng)實(shí)現(xiàn)功能有：①針對(duì)Change Type字段應(yīng)該為1而不為1的錯(cuò)誤情況的查錯(cuò)與輸出。②針對(duì)ChangeType字段應(yīng)該為2而不為2的錯(cuò)誤情況的查錯(cuò)與輸出。③對(duì)比前后FEATID字段不變，當(dāng)CCJC在ChangeType不為2和9時(shí)，進(jìn)行修改的情況的查錯(cuò)與輸出。④錯(cuò)誤CCJC地物分類(lèi)碼的查錯(cuò)與輸出。⑤拓?fù)溴e(cuò)誤的查錯(cuò)與輸出。

輸出圖層統(tǒng)一存儲(chǔ)在gdb數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，其中數(shù)據(jù)錯(cuò)誤記錄的圖形與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖形一致，為屬性統(tǒng)一快速修改提供了可能，在確認(rèn)錯(cuò)誤檢查記錄無(wú)誤后，通過(guò)ArcGIS“按位置選擇”的功能，可以統(tǒng)一對(duì)所有所選記錄進(jìn)行屬性的統(tǒng)一更正。實(shí)踐證明，該工具不僅可以檢查ChangeType字段錯(cuò)誤，而且可以擔(dān)任ChangeType字段全部統(tǒng)一快速賦值的重任，錯(cuò)誤率極低（小于千分之一），極大地提高了國(guó)情監(jiān)測(cè)的工作效率。

5? 功能實(shí)現(xiàn)

以ChangeType字段應(yīng)該為1而不為1的錯(cuò)誤功能模塊為例，提取錯(cuò)誤需要經(jīng)過(guò)多次的空間連接與屬性連接和對(duì)比，才能按地理國(guó)情監(jiān)測(cè)ChangeType為1的賦值規(guī)則檢查出錯(cuò)誤，靈活使用GP工具可以大大降低開(kāi)發(fā)難度，使用代碼如下：

6? 小結(jié)

權(quán)威、客觀、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果是對(duì)于制定國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略、政策實(shí)施、國(guó)土資源開(kāi)發(fā)以及其他相關(guān)地理信息服務(wù)的主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源之一[4，5]。做好基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)也是當(dāng)前各測(cè)繪部門(mén)服務(wù)工作的重中之重，能夠?yàn)猷l(xiāng)村振興戰(zhàn)略提供基礎(chǔ)性地理信息數(shù)據(jù)，加快城鄉(xiāng)發(fā)展。本研究中設(shè)計(jì)的地表覆蓋檢查工具已經(jīng)應(yīng)用在實(shí)際項(xiàng)目工作當(dāng)中，獲得良好的應(yīng)用效果，通過(guò)對(duì)該質(zhì)量檢查工具的完善，可以進(jìn)一步為基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作提供了有力的質(zhì)量保證，并能促進(jìn)基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作高效順利完成。

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