基于規(guī)則驅(qū)動(dòng)的城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫質(zhì)量檢查軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蟻群川，王劍輝，林海文

(廣東省地質(zhì)測繪院，廣東 廣州 510800)

城市更新是城市發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，其宗旨是促進(jìn)城市土地有計(jì)劃開發(fā)利用，完善城市功能，改善人居環(huán)境，傳承歷史文化，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展，提高土地利用效率，保障社會(huì)公共利益[1]。為貫徹落實(shí)中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議精神，實(shí)現(xiàn)廣州市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，廣州市率先提出了“夯實(shí)基礎(chǔ)，摸清城中村底數(shù)”的要求，制定了廣州市“城中村”更新改造計(jì)劃，廣州市范圍內(nèi)共計(jì)1308個(gè)城中村將分批、分階段開展城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查工作，每年開展面積超過100 km2。

城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫成果內(nèi)容豐富，包括地形要素、土地權(quán)屬要素、房屋權(quán)屬要素、人口要素、經(jīng)濟(jì)要素、產(chǎn)業(yè)要素、文化遺存要素、公建配套及市政設(shè)施要素等10多項(xiàng)內(nèi)容。與常規(guī)的基礎(chǔ)測繪項(xiàng)目相比，城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查項(xiàng)目工作內(nèi)容更多，更復(fù)雜。數(shù)據(jù)庫質(zhì)檢是保證城市更新調(diào)查工作質(zhì)量合格的重要措施，數(shù)據(jù)庫要素圖層多、數(shù)據(jù)量大、質(zhì)量因素多且互相影響，增加了質(zhì)檢難度。為了保證城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，需要設(shè)計(jì)開發(fā)一套可由用戶靈活設(shè)定檢查方案的質(zhì)量檢查軟件，才能滿足大數(shù)據(jù)量、多要素的城市更新基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)的檢查工作。

1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

《廣州市城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與調(diào)查工作指引》對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫有明確的標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)規(guī)定了數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)質(zhì)量要求，是質(zhì)檢軟件開發(fā)的依據(jù)。

1.1 數(shù)據(jù)內(nèi)容及要求

城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫包含50個(gè)圖層，平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用廣州2000坐標(biāo)系，高程基準(zhǔn)采用廣州高程系。文件格式采用SHP、MDB、GDB任一種格式，數(shù)據(jù)庫成果內(nèi)容包括：基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、土地?cái)?shù)據(jù)、房屋數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)、文化遺存數(shù)據(jù)、公建配套及市政設(shè)施數(shù)據(jù)，主要圖層有：房屋數(shù)據(jù)(FWCH)、行政區(qū)(XZQ)、調(diào)查范圍數(shù)據(jù)(DCFW)、“三舊”改造地塊標(biāo)圖建庫圖斑(SJGZTB)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)(DLTB)、國有(集體)土地使用權(quán)(TDSYQ)、集體土地所有權(quán)(JTTDSYQ)、點(diǎn)狀不可移動(dòng)文物(DZBKYDWW)、面狀不可移動(dòng)文物(MZBKYDWW)古樹名木(GSMM)、公建配套及市政設(shè)施(GJPTSZSS)等。

1.2 數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)要求

上述圖層除標(biāo)識(shí)碼、要素代碼等共同屬性外，各圖層還包括以下屬性(僅列舉主要)：調(diào)查范圍數(shù)據(jù)圖層包括數(shù)據(jù)調(diào)查類型、城市更新類型等；“三舊”改造地塊標(biāo)圖建庫圖斑圖層包括細(xì)化分類、改造類型等；點(diǎn)狀不可移動(dòng)文物：年代、類別、類型、地點(diǎn)等。

屬性結(jié)構(gòu)如字段類型、約束條件、值域范圍等也應(yīng)符合數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)，以“三舊”改造地塊標(biāo)圖建庫圖斑為例，數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)要求：行政區(qū)劃代碼字段類型為Char，字段長度為6位，值域見GB/T2260，必填項(xiàng)；改造類型字段類型為Char，字段長度為20位，值域?yàn)榕f城鎮(zhèn)/舊廠房/舊村莊，必填項(xiàng)。

1.3 空間拓?fù)潢P(guān)系要求

空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系檢查：層內(nèi)一般包括：相交、重疊、偽節(jié)點(diǎn)、懸掛、小銳角、非法縫隙、自相交等檢查；不同圖層間包含、跨越關(guān)系檢查，如：面狀不可移動(dòng)文物必須在“三舊”改造地塊標(biāo)圖建庫圖斑內(nèi)、線狀地物不得與房屋數(shù)據(jù)相交等。

1.4 成果組織、命名及文件格式

成果的組織和全名由圖件成果、表格成果、文檔成果、房屋測量成果、數(shù)據(jù)庫成果5個(gè)目錄組成。其中，圖件成果目錄包括1:500地形圖、標(biāo)圖建庫圖斑示意圖、行政許可信息示意圖等；表格成果目錄包括人口數(shù)據(jù)匯總表、村民戶與宅基地的關(guān)系情況表、控制性詳細(xì)規(guī)劃統(tǒng)計(jì)表等，以Excel格式存放；文檔成果包括技術(shù)設(shè)計(jì)書、技術(shù)總結(jié)、檢查報(bào)告等，以Word或PDF格式存放；房屋測量成果包括房屋測量平面圖等，以CAD格式存放；數(shù)據(jù)庫成果包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、土地?cái)?shù)據(jù)、房屋數(shù)據(jù)等，以SHP、MDB、GDB任意一種格式存放。

2 軟件開發(fā)及功能實(shí)現(xiàn)

本文采用ArcGIS Data Reviewer作為開發(fā)平臺(tái)，依據(jù)上述數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)了城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫質(zhì)檢軟件，包括數(shù)據(jù)組織檢查、空間參考系檢查、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)檢查、數(shù)據(jù)質(zhì)量(拓?fù)?、屬?、一致性檢查及質(zhì)檢報(bào)告輸出等功能[2-3]。

2.1 開發(fā)平臺(tái)簡介

ArcGIS Data Reviewer是ArcGIS桌面版的一個(gè)擴(kuò)展模塊，用于幫助用戶完成數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、可視化、零代碼的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查。Data Reviewer 提供空間信息、屬性信息、拓?fù)?、邏輯一致性、?shù)據(jù)庫驗(yàn)證、Z值檢校等豐富的檢查項(xiàng)目，不同用戶可以基于“數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)”輕松的利用Data Reviewer設(shè)計(jì)和配置檢查規(guī)則，搭建符合不同需求的空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查軟件。

2.2 搭建式開發(fā)技術(shù)路線

根據(jù)測繪項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)設(shè)計(jì)書要求，確定數(shù)據(jù)庫各要素之間的規(guī)則和檢查項(xiàng)，利用ArcGIS Data Reviewer平臺(tái)進(jìn)行質(zhì)檢規(guī)則的設(shè)計(jì)與構(gòu)建，形成質(zhì)檢規(guī)則庫/方案，以質(zhì)檢規(guī)則庫/方案作為數(shù)據(jù)質(zhì)檢工作的標(biāo)準(zhǔn)，用戶選定檢查對象(選擇集、當(dāng)前范圍、整個(gè)數(shù)據(jù)庫、自定義查詢、僅更改的要素)后，通過批量驗(yàn)證的方式快速發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在的問題，并自動(dòng)輸出錯(cuò)誤記錄、標(biāo)識(shí)和質(zhì)量檢查報(bào)告，引導(dǎo)技術(shù)人員進(jìn)行定位修改。

ArcGIS Data Reviewer提供了11組共43種數(shù)據(jù)檢查項(xiàng)，用戶可以根據(jù)質(zhì)檢工作的要求，進(jìn)行質(zhì)檢規(guī)則的設(shè)計(jì)[4-5]，數(shù)據(jù)檢查項(xiàng)列表和檢查規(guī)則如表1所示。

2.3 空間拓?fù)潢P(guān)系檢查

空間拓?fù)潢P(guān)系檢查是對數(shù)據(jù)中的點(diǎn)、線、面之間的鄰接、關(guān)聯(lián)和包含關(guān)系進(jìn)行的必要檢查。軟件可根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的拓?fù)湟螅瑢?shù)據(jù)進(jìn)行全面的空間拓?fù)錂z查。以面狀旅游資源圖層為例，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求該圖層中任意兩個(gè)圖斑間不能存在重疊、相交，不能存在重復(fù)節(jié)點(diǎn)等拓?fù)溴e(cuò)誤，規(guī)則設(shè)計(jì)檢查項(xiàng)如圖1所示。

表1數(shù)據(jù)檢查項(xiàng)

2.4 屬性字段值內(nèi)容檢查

Data Reviewer除了提供的檢查項(xiàng)外，還可通過SQL語句補(bǔ)充規(guī)則和功能，靈活搭建不同的檢查工具。質(zhì)檢軟件通過SQL語句讀取所有數(shù)據(jù)的屬性字段值，并根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行檢查。

以公建配套設(shè)施及市政設(shè)施圖層為例，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求行政區(qū)BSM字段屬性值必須大于0且必須唯一，規(guī)則設(shè)計(jì)檢查項(xiàng)如圖2所示。

圖1 空間拓?fù)潢P(guān)系檢查

圖2 屬性值檢查

2.5 檢查方案管理

軟件提供了靈活的規(guī)則項(xiàng)管理功能，檢查人員可根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對質(zhì)檢規(guī)則進(jìn)行添加、刪除、配置、驗(yàn)證、導(dǎo)入、導(dǎo)出、保存等管理操作[6-7]。從而形成不同的檢查方案(又稱：質(zhì)檢規(guī)則庫)。例如，可以由多個(gè)檢查員分別設(shè)計(jì)質(zhì)檢規(guī)則，最后統(tǒng)一由技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行驗(yàn)證、維護(hù)，形成最終檢查方案，如圖3所示。

圖3 批處理作業(yè)規(guī)則設(shè)置

2.6 靈活執(zhí)行批處理檢查

采用基于規(guī)則驅(qū)動(dòng)的搭建式質(zhì)量檢查方法，利用Data Reviewer提供的檢查規(guī)則和利用SQL語句補(bǔ)充質(zhì)檢規(guī)則、功能，通過修改“規(guī)則”，可定制滿足不同項(xiàng)目需要的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查軟件[8]；該方法還實(shí)現(xiàn)了靈活設(shè)定檢查對象和檢查規(guī)則的功能，設(shè)置檢查對象選項(xiàng)包括：選擇集、當(dāng)前范圍、定義查詢、整個(gè)數(shù)據(jù)庫、僅更改的要素；已檢查過無錯(cuò)誤的規(guī)則項(xiàng)，下一次可選擇不執(zhí)行該項(xiàng)檢查，節(jié)約檢查時(shí)間。

采用該方法，用戶全程零代碼、可視化完成質(zhì)檢軟件的設(shè)計(jì)，提高了軟件的適用性、靈活性、可移植性，節(jié)約了大量的質(zhì)量檢查時(shí)間，軟件執(zhí)行批處理界面如圖4所示。

圖4 執(zhí)行檢查界面

2.7 質(zhì)檢報(bào)告輸出

執(zhí)行完成對數(shù)據(jù)的各項(xiàng)檢查后，軟件可根據(jù)用戶需求選擇檢查報(bào)告的輸出格式，對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，如圖5所示。

圖5 質(zhì)量檢查報(bào)告

2.8 質(zhì)量問題的標(biāo)識(shí)及定位

為方便作業(yè)人員的修改，質(zhì)檢軟件提供對質(zhì)量問題的列表、定位、驗(yàn)證和修改功能[9-10]，只需簡單雙擊記錄條，即可直接定位到錯(cuò)誤所在位置，作業(yè)人員可以直觀、快速地完成修改工作。若對檢查發(fā)現(xiàn)的問題存在不同意見，可進(jìn)一步作好標(biāo)識(shí)，如：例外、異常、不接受等。修改和標(biāo)識(shí)完成后，提交給檢查員進(jìn)一步進(jìn)行核實(shí)。如圖6所示。

圖6 質(zhì)量問題的顯示及定位

3 結(jié) 語

本文依據(jù)城市更新相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)與質(zhì)量要求，基于ArcGIS Data Reviewer設(shè)計(jì)了詳細(xì)的質(zhì)檢規(guī)則，開發(fā)了自動(dòng)化質(zhì)量檢查軟件，已成功應(yīng)用于廣州市多個(gè)城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查與核查項(xiàng)目的質(zhì)量檢查工作中。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、靈活化、批量化的檢查功能，極大地提高了質(zhì)檢工作效率。質(zhì)檢規(guī)則和檢查方案的設(shè)計(jì)、定制和維護(hù)極其簡便、移植性強(qiáng)，能快速應(yīng)用到其他項(xiàng)目的質(zhì)檢工作中去，可為第三次全國國土調(diào)查、房地一體化測繪、地形地籍測繪、不動(dòng)產(chǎn)測繪等其他類型項(xiàng)目開發(fā)類似的質(zhì)檢軟件提供借鑒和參考。