面向海量地貌数据的自动化在线质检研究.docxVIP

? ? 面向海量地貌数据的自动化在线质检研究 ? ? 王 慧，潘骁骏，闻 达，唐 伟，葛婷婷，吴承红 （1. 浙江省测绘科学技术研究院，浙江 杭州 311100；2. 浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020） 测绘地理信息事业正朝向生产与服务并重的新型基础测绘发展，为更好地在经济社会发展中提供多层次全方位服务，需要确保测绘地理信息数据成果的质量。然而，新型基础测绘中质检工作范围不断拓展，质检对象数据量大幅提升，质检模式亟需向网络化转变[1]，以全面提升质检技术和质检能力。在基础测绘地理空间数据库建设中，海量地貌数据的质检是重点也是难点。已有研究提出了针对等高线异常邻接、等高线高程错误、高曲矛盾等地貌质量问题的自动化检查算法[2]，并基于GIS软件开发了相应的质检工具。为充分降低人工质检负荷，满足海量数据自动化快速质检需求，地貌数据的自动化质检算法和质检模式应具备检查全面、误报率低、稳定性好和运行速度快等关键性能，因此仍需在质检算法的优化和质检模式的改进方面展开深入研究。 本文在梳理地貌数据整体质检规则的基础上，以高曲矛盾、水曲矛盾、坎曲矛盾等隐蔽复杂问题的自动化检查算法为重点展开研究，借助一款与GIS 格式无关的ETL工具（FME）进行自动化检查算法的二次开发，并依托FME Server和FME Intergration 实现了海量地貌数据的在线自动化集成质检。 1 地貌数据质检概述 1.1 地貌数据特征分析 地理空间数据库中的地貌数据主要包括等高线、高程注记点以及示坡线、独立石、冲沟、陡崖陡坎、斜坡、梯田坎等用符号标示的地貌元素，按几何特征可分为点、有向点、线、有向线、面和注记6 类。地貌数据中以节点密集的等高线的数据量居多，以单个普通县级区域的新型基础测绘资源库为例，等高线要素数据量可达百万条。等高线表达了地势的渐变，具有无向性、不相交性、连通性和高程递变性等特点[3]，与斜坡、梯田坎、陡坎等具有朝向意义的有向线和具有流向意义的水系线等地性线在图形表达上应满足一定的空间逻辑关系[4]。 1.2 地貌数据的质检内容 地貌数据质检的目标是准确找出错误，发现造成矛盾的非地貌数据的质量问题，进而修改完善。地貌数据的质检内容大致包括3类： 1）图形表达的检查，包括等高线相交、等高线断裂、等高线落水、等高线高程值跳跃（出现相邻的两条等高线的高差大于基本等高距）等问题。 2）属性的检查，包括等高线中首曲线、计曲线分类代码与高程不匹配，空间相连的等高线高程和代码不一致，高程注记点的高程属性不合理或与注记不匹配等问题。 3）要素空间逻辑关系的检查：①若高程注记点高程值等于最邻近的等高线高程值、与最邻近的等高线高程值之差大于基本等高距、超出了空间邻近等高线构成的高程值区间，统称为高曲矛盾；②水系应由地势高处流向地势低处，若水系流经的等高线高程序列未呈现递减规律，则构成了水曲矛盾；③斜坡、陡坎等地貌线应朝向地势低处，若要素符号化后其齿线指向的空间相邻等高线为地势高处则构成了坎曲矛盾。 2 质检技术分析 2.1 质检难点 在地貌数据的质检中，对于图形空间逻辑矛盾的检查是难点[5]。水曲矛盾和坎曲矛盾问题隐蔽，并未直接通过外在表现出来，实际工作中常通过图面配置符号、显示线方向、标注属性等处理进行人工图面巡视或要素遍历来完成检查。在高曲矛盾自动化检查算法研究方面，常见的是引入相邻最近的4 条等高线以检查高曲矛盾的算法[6]、基于改变步长和角度的高曲矛盾检查方法[7]以及通过构建TIN内插比较法和放射线法以检查高曲矛盾的算法[8]。上述算法多次循环过程复杂，且检查对象数据量有限。基于邻近分析的高曲矛盾自动化检查算法在遇到如图1 所示的情况时，通常需调整有哪些信誉好的足球投注网站步长或放射角度以降低误判率，算法复杂度较高，因此开发更严谨和高效的自动化检查算法是本文研究的重点。 图1 高曲矛盾示例 2.2 质检模式分析 基于检查算法开发检查工具是实现自动化质检的重要过程。目前国内外常见的质检软件多为桌面端的工具或平台，包括基于CAD二次开发设计的高曲矛盾质检程序[7]，基于 ArcEngine、Arc/Info、Visual Studio、FME 以及SQL Server 数据库技术设计与开发的ArcGIS质检插件或平台，可用于地貌数据的质检[9-11]。该类桌面端软件的质检模式为本地离线质检，虽在一定程度上摆脱了人工质检模式，提高了质检效率，但仍存在一些不足：①严重依赖具体的GIS 平台，专用性强、可迁移性弱；②难以实现软件的快速更新，需要多个桌面端的繁琐安装；③耗费大量本地计算内存，不能稳定支撑海量数据的质检。 3 海量地貌数据的在线自动化质检 3.1 技术路线 鉴于常见的质检软件和模式已不能满足海量地貌数据的高效质检，且质检算法仍有待改进和完善，本文从质检