測繪質(zhì)檢資源庫系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

黃昌狄 鄭學(xué)勇 杜浩強(qiáng) 丁俊國

1浙江省測繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，浙江 杭州，310012

隨著測繪技術(shù)的不斷發(fā)展及更新，數(shù)字測繪成果內(nèi)容不斷豐富、更新效率不斷加快，為測繪成果質(zhì)檢檢驗的方法、手段、效率都提出了更高的要求。目前，測繪成果質(zhì)量檢驗部門的檢驗工作主要參照技術(shù)設(shè)計書及相關(guān)規(guī)范，對成果本身的數(shù)據(jù)特性及內(nèi)部的邏輯關(guān)系開展檢驗工作，結(jié)合外業(yè)巡查和數(shù)學(xué)精度評價，完成測繪成果質(zhì)量的最終評價?，F(xiàn)有檢驗方法孤立了不同測繪成果之間的聯(lián)系，未能有效利用歷史測繪成果樣本數(shù)據(jù)或檢測數(shù)據(jù)輔助相關(guān)質(zhì)檢流程，提升測繪成果質(zhì)量檢驗效率。此外，以數(shù)據(jù)庫的方式對歷史測繪成果樣本數(shù)據(jù)及相關(guān)檢測數(shù)據(jù)實現(xiàn)管理，能提高資料的安全性、應(yīng)用的便捷性及成果質(zhì)量檢驗的客觀公正性。如葉愛東［1］將檢核點、樣本數(shù)據(jù)等組成質(zhì)檢樣本數(shù)據(jù)庫以提高質(zhì)檢效率；韓文立等［2］提出了基質(zhì)檢數(shù)據(jù)庫的質(zhì)檢技術(shù)將不同類型的成果應(yīng)用于質(zhì)檢；文獻(xiàn)［3-6］分別從測繪信息化、空間數(shù)據(jù)管理等角度分析了數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建及有效管理。曾衍偉等［7］人結(jié)合不同測繪成果的檢查項及質(zhì)量元素等角度闡述了質(zhì)量檢查。因此，探索測繪質(zhì)檢資源庫的建設(shè)及其在測繪成果質(zhì)量檢驗中的應(yīng)用具有現(xiàn)實性和必要性。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)及功能設(shè)計

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

測繪質(zhì)檢資源庫系統(tǒng)的建設(shè)是以提高已有測繪數(shù)據(jù)或檢核數(shù)據(jù)的利用率，優(yōu)化現(xiàn)有測繪成果質(zhì)量檢驗流程，縮減檢驗人員外業(yè)工作量，提高質(zhì)量檢驗效率，更加優(yōu)質(zhì)高效的保證測繪成果質(zhì)量為目標(biāo)。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)環(huán)境、質(zhì)檢資源管理系統(tǒng)和展現(xiàn)層3部分，系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架Fig.1 System Framework

數(shù)據(jù)環(huán)境：主要包含元數(shù)據(jù)庫、檢核點數(shù)據(jù)庫、數(shù)字線劃圖庫、數(shù)字正射影像及原始影像庫和原始影像庫［8］。元數(shù)據(jù)庫是對不同時期、不用類型的測繪成果的名稱、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、比例尺等基本信息登記入庫，實現(xiàn)對測繪成果數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)管理；檢核點數(shù)據(jù)庫包含各等級控制點、像控點、檢查點等點位數(shù)據(jù)，輔助數(shù)學(xué)精度檢查。數(shù)字線劃圖庫主要包含1∶500、1∶2 000等大比例尺數(shù)據(jù)庫，輔助比例尺較小的成果精度檢查及屬性檢查；數(shù)字正射影像及原始影像庫主要包含高分辨率的數(shù)字正射影像圖、衛(wèi)星影像等成果，輔助成果精度檢查及完整性檢查。相關(guān)應(yīng)用關(guān)系如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)庫與質(zhì)檢應(yīng)用關(guān)系圖Fig.2 Relationship Between Database and Quality Inspection Application

系統(tǒng)質(zhì)檢資源管理：主要包含用戶管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)應(yīng)用等功能。用戶管理實現(xiàn)用戶角色新增、刪除、修改、用戶痕跡記錄等功能；權(quán)限管理通過對用戶權(quán)限的配置實現(xiàn)允許或限制用戶對數(shù)據(jù)訪問的權(quán)限；數(shù)據(jù)管理主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫、項目檢索分析、數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能；數(shù)據(jù)應(yīng)用主要實現(xiàn)基于已入庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對待檢數(shù)據(jù)的精度自動比對功能。

展現(xiàn)層：系統(tǒng)是基于WalkGIS平臺，采用C/S架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)語言為C/C++，界面庫為MFC。采用分布式文件系統(tǒng)與元數(shù)據(jù)表結(jié)合的方式對多源、異構(gòu)、海量的各類數(shù)據(jù)資源存儲管理，并建立多級索引及公里網(wǎng)格；支持日常項目管理入庫及常態(tài)化更新；實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的高效查詢、網(wǎng)格化管理、分析比對、區(qū)域?qū)С龅裙δ?。同時，軟件開發(fā)對WalkGIS平臺進(jìn)行了必要的擴(kuò)展，采用Walk-Script對象化GIS框架開發(fā)語言，實現(xiàn)對空間矢量數(shù)據(jù)的讀取、分析、可視化。

1.2 功能設(shè)計

結(jié)合質(zhì)檢的具體內(nèi)容、流程，針對不同用戶群體及保密需求，系統(tǒng)功能主要包含：數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)應(yīng)用、用戶管理等4個模塊，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能模塊Fig.3 System Function Module

1）數(shù)據(jù)管理模塊：數(shù)據(jù)入庫功能，實現(xiàn)不同格式的DLG數(shù)據(jù)庫、數(shù)字正射影像、原始影像及檢核點等數(shù)據(jù)的入庫；數(shù)據(jù)查詢功能，根據(jù)成果名稱、行政區(qū)劃、比例尺、自定義范圍等檢索條件對庫內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索；數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，基于數(shù)據(jù)檢索結(jié)果或?qū)胧噶棵娣秶眉魧?dǎo)出特定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)成果。

2）數(shù)據(jù)維護(hù)模塊：數(shù)據(jù)修改功能，對數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)中的成果名稱、比例尺、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)等相關(guān)屬性實現(xiàn)編輯、修正等功能；數(shù)據(jù)刪除功能，選擇檢查點、數(shù)據(jù)庫、影像等特定數(shù)據(jù)成果執(zhí)行刪除操作；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，根據(jù)七參數(shù)、四參數(shù)或坐標(biāo)點實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，使入庫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至同一個平面坐標(biāo)系。

3）數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊：庫比對功能，基于大比例尺數(shù)據(jù)庫中的房屋面、高程注記點等要素實現(xiàn)對待檢較小比例尺數(shù)據(jù)庫的平面、高程精度的整體精度評價；點比對功能，主要基于控制點、像控點、檢查點等高精度點位數(shù)據(jù)對待檢測繪成果實現(xiàn)平面、高程精度的樣本精度評價，輸出樣本精度統(tǒng)計表。

4）用戶管理模塊：屬于權(quán)限管理功能，主要實現(xiàn)管理員、數(shù)據(jù)入庫人員、檢驗人員等不同類別的用戶權(quán)限的管理。操作記錄功能，主要記錄不同用戶的操作情況，保證數(shù)據(jù)的安全及操作的可溯源性。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)及應(yīng)用情況分析

2.1 系統(tǒng)實現(xiàn)

Walk GIS平臺是一套集成了測繪、CAD、GIS等3個領(lǐng)域?qū)嵱眉夹g(shù)的測繪地理信息平臺。平臺可提供完整的空間數(shù)據(jù)的采集、管理、編輯、瀏覽、查詢、分析、制圖輸出等核心功能，能夠快速針對數(shù)據(jù)建庫、空間分析、二次開發(fā)等不同場景進(jìn)行模塊設(shè)計及定制。因此本系統(tǒng)實現(xiàn)基于WalkGIS平臺，采用C/S（client/server）架構(gòu)，利用Visual Studio 2010集成開發(fā)環(huán)境，開發(fā)語言為C/C++，界面庫為MFC。采用分布式文件系統(tǒng)與元數(shù)據(jù)表結(jié)合的方式對多源、異構(gòu)、海量的各類數(shù)據(jù)資源存儲管理，并建立多級索引及千米網(wǎng)格；支持日常項目管理入庫及常態(tài)化更新；實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的高效查詢、網(wǎng)格化管理、分析比對、區(qū)域?qū)С龅裙δ?。同時，軟件開發(fā)對Walk GIS平臺進(jìn)行了必要的擴(kuò)展，采用Walk Script對象化GIS框架開發(fā)語言，實現(xiàn)對空間矢量數(shù)據(jù)的讀取、分析、可視化。系統(tǒng)界面效果如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)界面效果圖Fig.4 System Interface Rendering

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用情況對比分析

為了驗證測繪質(zhì)檢資源庫系統(tǒng)輔助質(zhì)檢方法的有效性，本文以某地區(qū)的1∶2 000數(shù)字線劃圖更新成果的測繪質(zhì)量檢驗進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用，并與現(xiàn)有質(zhì)檢方法在工作流程及效率上進(jìn)行對比實驗分析。

1）工作流程。傳統(tǒng)數(shù)字線劃圖測繪成果質(zhì)量檢驗的流程主要接收數(shù)據(jù)、成果概查、隨機(jī)抽樣、樣本詳查、質(zhì)量評價。其中，樣本詳查環(huán)節(jié)檢驗人員需外業(yè)采集數(shù)學(xué)精度檢測點，對樣本進(jìn)行外業(yè)巡查，最終完成成果的質(zhì)量評價，傳統(tǒng)方法中數(shù)學(xué)精度檢測點采集及外業(yè)巡視工作量較大。以測繪質(zhì)檢資源庫輔助質(zhì)檢的主要流程為：接收樣本、成果概查、成果分析、隨機(jī)抽樣、樣本詳查、質(zhì)量評價。兩者對比新增成果分析環(huán)節(jié)，即根據(jù)待檢成果的測區(qū)范圍，在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索分析，查找可用于精度評價、輔助屬性及完整性檢查的矢量數(shù)據(jù)庫和影像數(shù)據(jù)。利用庫中高精度的控制點數(shù)據(jù)及矢量數(shù)據(jù)庫輔助數(shù)學(xué)精度評價，以矢量數(shù)據(jù)中的屬性信息及影像數(shù)據(jù)輔助地理精度、屬性精度等質(zhì)量元素的評價，從而縮減外業(yè)數(shù)學(xué)精度檢查點采集的工作量，同時實現(xiàn)外業(yè)巡查從滿幅到重點區(qū)域的轉(zhuǎn)變。

2）質(zhì)檢效率。本次實驗為32幅樣本，原有質(zhì)檢方法數(shù)學(xué)精度采集、外業(yè)巡查總計需兩人8天。以測繪質(zhì)檢資源庫輔助質(zhì)檢方法，數(shù)學(xué)精度評價中找到16幅樣本有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，需外業(yè)采集樣本數(shù)縮減為16幅，數(shù)學(xué)精度評價環(huán)節(jié)縮減為兩人兩天，外業(yè)巡查對照影像數(shù)據(jù)查找重點檢查區(qū)域后工作量縮減為兩人3天，總計兩人5天完成樣本詳查環(huán)節(jié)，兩種方法的其他環(huán)節(jié)工作量大體相等。因此，本文方法能縮減檢驗人員外業(yè)工作量，提升測繪成果質(zhì)量檢驗的效率。

3 結(jié)束語

測繪質(zhì)檢資源庫實現(xiàn)對歷史已有大比例尺數(shù)字線劃圖、數(shù)字正射影像、原始影像及檢核點等數(shù)據(jù)的管理。同時結(jié)合測繪成果質(zhì)檢的具體內(nèi)容及流程，實現(xiàn)了利用已有成果對待檢成果的數(shù)學(xué)精度、屬性精度、完整性等質(zhì)量元素的輔助評價。通過實驗表明，利用測繪質(zhì)檢資源庫輔助測繪成果質(zhì)檢能縮減檢驗人員外業(yè)工作量，提高質(zhì)量檢驗工作效率，一定程度的推動質(zhì)量檢驗工作的信息化。