基于ArcGIS的县级农村土地利用数据库质量控制体系设计

文章编号:100025471(2009)0320241204

2009年6月

Jun12009

基于ArcGIS的县级农村土地利用

数据库质量控制体系设计①

陈　军,　田永中,　徐旭晨,　王林松,　钟燕林

西南大学地理科学学院,重庆400715

摘要:在深入分析空间数据质量内涵的基础上设计县级农村土地利用数据库质量控制体系,重点探讨了质量控制

体系中几个关键的质量控制技术,最后阐述了数据库的质量评价模型.对保证县级农村土地利用数据库建设效率,提高应用前景具有重要意义.关　键　词:质量元素;质量控制技术;质量评价中图分类号:S126文献标识码:A

县级农村土地利用数据库是今后我国农村土地规划、利用、耕地保护等国土资源管理工作的基础和依据,它作为一种特殊的GIS工程,其数据质量的优劣决定着该系统的分析功能以及整个应用的成败.所以,设计合理的数据质量控制体系对于保证整个县级农村土地利用数据库建设的质量,提高应用前景起着基础性的作用.当前,许多学者在空间数据质量控制与评价方面进行了大量有益的研究,如曾衍伟博士设计了空间数据质量模型,并对空间数据质量检验方法和以质量指标因素为基础的空间数据质量评价方法进行探讨[1];杜道生教授提出了直接评价和间接评价相统一的质量评价模型以及空间数据质量度量模型等概念级模型,对合理地进行数据质量评定及准确、统一的质量表达将起到概念级指导意义[2];贾红玲等人对图集扫描矢量化过程中的数据质量控制与质量评价方法进行了探讨[3].这些研究都反映出一些共同的特点:只是把研究对象集聚在单纯的空间数据或者是空间数据的某一处理过程上,而对系统性空间数据的质量控制技术研究较少.

1　数据库质量控制体系设计

土地利用数据库建设过程中传统质量控制手段主要是采用人工方法进行检查并修改发现的错误[4].随着大量空间数据的涌现,质检人员迫切需要可以快速而有效地对数据进行质量检验的工具或体系[1].目前,国内外已开发的一些数据质量检查软件存在依赖于GIS平台、专用性强、仅适用于成果数据检查验收等弱点.因此,本文依据土地利用数据库建设过程中的不同阶段出现的典型数据质量问题,设计了一套独特的农村土地利用数据库质量控制体系(图1).

图1　县级农村土地利用数据库质量控制体系

①收稿日期:2008209220

作者简介:陈　军(19842),男,安徽绩溪人,硕士研究生,主要从事国土资源管理及土地信息化研究.

通讯作者:田永中,副教授.

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2　关键质量控制技术探讨

数据质量控制是个复杂的过程,要从数据质量产生和扩散的所有过程和环节入手,分别采取一定的方

法和措施来减少误差[5].本文针对县级农村土地利用数据库建设流程中的几个最为关键,同时也是数据误差最易产生和扩散的几个步骤,分别探求有效的质量控制措施.211　空间分析质量控制技术

叠加分析是指将两组或多组专题要素的图形或数据文件进行叠加产生一个新要素层的操作,其结果将原来要素分割生成新的要素,新要素综合了原来两层或多层要素所具备的属性.土地利用数据库中的叠加分析可非常容易地实现图形叠加且中间结果可根据用户的需要进行保存,原则上可以无的叠加,从而方便地对更多的专题要素进行研究,减少盲目性[6].本文根据ArcGIS的空间分析特点,设计了空间叠加分析质量控制技术:将土地利用要素中的地类符号这一点图层作为输入图层叠加到地类图斑这个多边形图层上,生成的新图层仍然是点层.叠加分析后的图层通常会生成一个新的属性表,该表不仅保留了原有图层的属性,还含有落在那个多边形内的目标标识.将新属性表中的两个地类代码字段相减,如果数值为“0”则判定对应地类符号在相应地类图斑内,如果数值不为“0”则判定对应地类符号在相应地类图斑外.此技术可以大大提高相应地类符号与地类图斑之间的对应关系的检查效率.212　ArcObjects扩展组件质量控制技术

ArcGIS是由一套共享GIS组件组成的通用组件库实现,用户可以运用COM组件扩展机制来编写自定义的ArcObjects组件,实现特定要求的GIS功能[7].在县级农村土地利用数据库质量控制体系设计过程中,充分运用ArcObjects组件的功能,可以大大提高质量控制的效率.如在属性录入阶段,县级农村土地利用数据库中的地类代码采用的是三大类分类标准,其地类属性代码位数是3位.相应的,代码数字除以1000的商的合理区间必定是大于等于“1”且小于等于“3”,否则,我们断定属性录入存在误差.本文采用面向对象的高级程序设计语言VB开发基于ArcObjects组件的土地利用属性输入检查程序,其简略算法如下:

Fori=LBound(AryPath)ToUBound(AryPath)DiLTB=AryPath(i)&“\\土地利用\\地类图斑”

Process:AddField…　′新增DLDM_check

Process:Calculate…　′DLDM_check=DLDM/1000

Process:Select…　　′SelectDLDM_check≤1orDLDM_check1≤3′

…Nexti213　地图符号化质量控制技术

土地利用数据库中的矢量数据用空间位置数据和属性数据来表示,不便于人们阅读和理解,所以要先进行地图符号化才能达到可视化输出.而符号库是地图符号化的基础,它是多种地图符号的集合,具有相关的管理功能,并能对不同类型的地类符号、注记类型、色彩方案和坐标系统等进行统一管理[8],地图符号化质量控制技术的核心就是设计有利于目标识别和理解的符号库方案,以达到满足数据库质量检查和控制的要求.本质量控制体系符号库设计依据第二次全国土地调查土地分类图式、图例、色标规范,通过将空间矢量数据以点、线、面图形进行可视化表达,符合人们的认知习惯,实现人机交互检查作业.如图2,用黑白相间线条符号化表示的是铁路,黑色实线的是公路,黑色细虚线的是机耕道,而灰色边线的白色面状符号化表示的是河流.通过可视化对比,可发现左图线状地物属性数据出现误差.214　地理相关法质量控制技术

地理相关法质量控制是指用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量[1].在土地利用数据库中,土地利用是最主要的地理特征要素,但它是处在纷繁复杂的地理空间环境之中的,如地形地貌、地质条件、交通条件、水文设施、植被覆盖等[9].把土地利用与这些相关地理要素进行相关法比较,对提高数据库质量具有重要意义.例如,从地表自然特征的空间分布着手分析,山区河流应该位于微地形的最低点.如图3,把地形图与河流两种相关地理要素进行叠加,检查出图中两条河流(注释:图片旁边标注河流方向的实线),一条河流流在山脊上,另一条河流的河流方向是由山脚流向山顶,明显违背地理常识.

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所以我们断定此数据存在重大误差.还可以将土地利用数据库中的DEM数据与其他土地利用要素进行地理相关法分析,效果更为直观.

图2　地图符号化质量控制体系效果图图3　地理相关法质量控制体系效果图

215　元数据跟踪质量控制技术

县级农村土地利用数据库除主体数据库建设外,还包括元数据库建设.元数据库包括矢量数据元数据、DOM元数据、DEM元数据和其他元数据.元数据记录了数据处理过程中质量的变化,通过跟踪元数

据可以了解数据质量的状况和变化.所以,元数据跟踪质量控制技术具有重要研究意义,在该质量控制技术下的元数据库必须具备:①准确的数据字典,以说明数据的组成、各部分的名称、表征的内容等;②有足够的说明数据来源、数据的加工处理流程、数据解译的信息.此外,ArcGIS提供了友好的元数据查询环境,为元数据库的使用、查询和元数据跟踪质量控制体系的实施提供技术支撑.

3　数据质量评价模型

空间数据质量优劣取决于空间数据与质量标准和预期结果的接近程度.本质量控制系统的质量评价模型的设计准则是第二次全国土地调查的质量标准和数据库预期应用结果.具体的质量评价模型如下(每个质量元素预置100分):

1)针对每个质量元素分别设计缺陷分类表.将每个质量元素分别根据缺陷对成果使用影响程度的大小,将其分为严重缺陷、重缺陷、轻缺陷三类,相应的扣分值分别为42分、12分、1分[10].

2)单质量元素评价.定量指标评价:将检验值与标准值比较,当检验值未超过标准值时,采用线性内插法计算得分,公式为:

S=60+[(Mo-M)/Mo]×40

(1)

式中,Mo为标准值;M为检验值.

定性指标评价:将检验结果与标准缺陷表对照,确定缺陷类型,统计各类缺陷总数,采用缺陷扣分法进行评价,公式为:

S=100-(NA×42+NB×12+NC×1)

(2)

式中,NA、NB、NC分别为严重缺陷、重缺陷、轻缺陷的数量.

3)多质量元素综合评价.多因素质量综合评价是将多个质量元素得分进行综合评价,评价公式为:

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n

S=

i=1

∑E

i

×Pi(3)

式中,S为综合评价得分;Ei为第i个参评质量元素得分;Pi为第i个参评质量元素权值(各质量元素权重

值参照二调质量标准和预期使用效果而定).

依据以上评价方法,计算出县级农村土地利用数据库的最终质量得分,并以二调质量标准和数据库预期应用效果为参考,判定整个县级农村土地利用数据库建设的质量水平.

4　结束语

空间数据库建设是一项非常细致而严密的工作,本文从建库工艺流程出发,设计了一套科学而独特的数据库质量控制体系,探索了建库过程中几个关键步骤的质量控制技术,并介绍数据质量评价方法.保证了县级农村土地利用数据库的建库质量,提高了数据库的应用前景.本研究重在空间数据的质量控制技术,但对数据库中的非空间数据的质量以及数据库质量评价体系完善方面较为薄弱,尚需深入研究.参考文献:

[1]

曾衍伟,龚健雅.空间数据质量控制与评价方法及实现技术[J].武汉大学学报(信息科学版),2004,21(8):

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[2]　杜道生,王占宏,马聪丽.空间数据质量模型研究[J].中国图象图形学报,2000,5(7):559-562.

[3]　贾红玲,王作勇,崔海燕,等.扫描矢量化的数据质量控制与评价方法浅析—以《中国海岸带和海涂资源综合调查图

集》为例[J].测绘通报,2006,8(4):69-71.

[4]　吴芳华,张跃鹏.GIS空间数据质量的评价[J].测绘学院学报,2002,1(3):63-66.[5]　郭达志.地理信息系统原理与应用[M].徐州:中国矿业大学出版社,2002:191-196.[6]　刘湘南,黄　方,王　平,等.GIS空间分析原理与方法[M].北京:科学出版社,2005.

[7]　廖凌松,黄杏元.基于ArcInfo的开放式组件GIS的开发探讨[J].计算机应用研究,2002,10(2):285-88.

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21-25.

[9]　郭澎涛,武　伟,刘洪斌.重庆市景观格局与动态变化分析[J].西南师范大学学报(自然科学版),2007,32(6):119

-124.

[10]国家质量技术监督局.数字测绘产品检查验收规定和质量评定(GB/T1831622001)[S].北京:中国标准出版社,2001.

TheQualityControlSystemDesignofthe

Ccounty2levelRuralLand2useDatabaseBasedonArcGIS

CHEN　Jun,　TIANYong2zhong,　XUXu2chen,

WANGLin2song,　ZHONGYan2lin

SchoolofGeographyScience,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China

Abstract:Onthebaseofin2depthanalysisofthespatialdataquality,theauthorstrytodesignthequalitycontrolsystemofthecountry2levelruralland2usedatabase,thentheyfocusondiscussingseveralkeyquali2tycontroltechniquesinqualitycontrolsystem.Atlast,theyexpoundtheevaluationmodelofdatabaseonthequality.Ithasanimportantsignificanceforensuringthecounty2levelruralland2usedatabaseconstruc2tionefficiencyandimprovingtheapplicationprospect.

Keywords:qualityelements;qualitycontroltechnology;qualityevaluation

责任编辑　胡　杨