基于规则驱动的城市更新基础数据库质量检查软件的设计与实现

蚁群川，王剑辉，林海文

(广东省地质测绘院，广东 广州 510800)

城市更新是城市发展到一定阶段的产物，其宗旨是促进城市土地有计划开发利用，完善城市功能，改善人居环境，传承历史文化，优化产业结构，统筹城乡发展，提高土地利用效率，保障社会公共利益[1]。为贯彻落实中央城镇化工作会议精神，实现广州市经济的可持续发展，广州市率先提出了“夯实基础，摸清城中村底数”的要求，制定了广州市“城中村”更新改造计划，广州市范围内共计1308个城中村将分批、分阶段开展城市更新基础数据调查工作，每年开展面积超过100 km2。

城市更新基础数据库成果内容丰富，包括地形要素、土地权属要素、房屋权属要素、人口要素、经济要素、产业要素、文化遗存要素、公建配套及市政设施要素等10多项内容。与常规的基础测绘项目相比，城市更新基础数据调查项目工作内容更多，更复杂。数据库质检是保证城市更新调查工作质量合格的重要措施，数据库要素图层多、数据量大、质量因素多且互相影响，增加了质检难度。为了保证城市更新基础数据的质量，需要设计开发一套可由用户灵活设定检查方案的质量检查软件，才能满足大数据量、多要素的城市更新基础调查数据的检查工作。

1 数据标准

《广州市城市更新基础数据标准与调查工作指引》对基础数据库有明确的标准，详细规定了数据内容、数据格式、数据质量要求，是质检软件开发的依据。

1.1 数据内容及要求

城市更新基础数据库包含50个图层，平面坐标系统采用广州2000坐标系，高程基准采用广州高程系。文件格式采用SHP、MDB、GDB任一种格式，数据库成果内容包括：基础地理信息数据、土地数据、房屋数据、人口数据、经济数据、产业数据、文化遗存数据、公建配套及市政设施数据，主要图层有：房屋数据(FWCH)、行政区(XZQ)、调查范围数据(DCFW)、“三旧”改造地块标图建库图斑(SJGZTB)、土地利用现状数据(DLTB)、国有(集体)土地使用权(TDSYQ)、集体土地所有权(JTTDSYQ)、点状不可移动文物(DZBKYDWW)、面状不可移动文物(MZBKYDWW)古树名木(GSMM)、公建配套及市政设施(GJPTSZSS)等。

1.2 数据属性结构要求

上述图层除标识码、要素代码等共同属性外，各图层还包括以下属性(仅列举主要)：调查范围数据图层包括数据调查类型、城市更新类型等；“三旧”改造地块标图建库图斑图层包括细化分类、改造类型等；点状不可移动文物：年代、类别、类型、地点等。

属性结构如字段类型、约束条件、值域范围等也应符合数据库标准，以“三旧”改造地块标图建库图斑为例，数据库标准要求：行政区划代码字段类型为Char，字段长度为6位，值域见GB/T2260，必填项；改造类型字段类型为Char，字段长度为20位，值域为旧城镇/旧厂房/旧村庄，必填项。

1.3 空间拓扑关系要求

空间数据的拓扑关系检查：层内一般包括：相交、重叠、伪节点、悬挂、小锐角、非法缝隙、自相交等检查；不同图层间包含、跨越关系检查，如：面状不可移动文物必须在“三旧”改造地块标图建库图斑内、线状地物不得与房屋数据相交等。

1.4 成果组织、命名及文件格式

成果的组织和全名由图件成果、表格成果、文档成果、房屋测量成果、数据库成果5个目录组成。其中，图件成果目录包括1:500地形图、标图建库图斑示意图、行政许可信息示意图等；表格成果目录包括人口数据汇总表、村民户与宅基地的关系情况表、控制性详细规划统计表等，以Excel格式存放；文档成果包括技术设计书、技术总结、检查报告等，以Word或PDF格式存放；房屋测量成果包括房屋测量平面图等，以CAD格式存放；数据库成果包括基础地理信息数据、土地数据、房屋数据等，以SHP、MDB、GDB任意一种格式存放。

2 软件开发及功能实现

本文采用ArcGIS Data Reviewer作为开发平台，依据上述数据标准开发了城市更新基础数据库质检软件，包括数据组织检查、空间参考系检查、数据库结构检查、数据质量(拓扑、属性)、一致性检查及质检报告输出等功能[2-3]。

2.1 开发平台简介

ArcGIS Data Reviewer是ArcGIS桌面版的一个扩展模块，用于帮助用户完成数据质量控制，实现自动化、可视化、零代码的数据质量检查。Data Reviewer 提供空间信息、属性信息、拓扑、逻辑一致性、数据库验证、Z值检校等丰富的检查项目，不同用户可以基于“数据标准”轻松的利用Data Reviewer设计和配置检查规则，搭建符合不同需求的空间数据质量检查软件。

2.2 搭建式开发技术路线

根据测绘项目的标准规范、技术设计书要求，确定数据库各要素之间的规则和检查项，利用ArcGIS Data Reviewer平台进行质检规则的设计与构建，形成质检规则库/方案，以质检规则库/方案作为数据质检工作的标准，用户选定检查对象(选择集、当前范围、整个数据库、自定义查询、仅更改的要素)后，通过批量验证的方式快速发现数据存在的问题，并自动输出错误记录、标识和质量检查报告，引导技术人员进行定位修改。

ArcGIS Data Reviewer提供了11组共43种数据检查项，用户可以根据质检工作的要求，进行质检规则的设计[4-5]，数据检查项列表和检查规则如表1所示。

2.3 空间拓扑关系检查

空间拓扑关系检查是对数据中的点、线、面之间的邻接、关联和包含关系进行的必要检查。软件可根据数据标准中的拓扑要求，对数据进行全面的空间拓扑检查。以面状旅游资源图层为例，数据标准要求该图层中任意两个图斑间不能存在重叠、相交，不能存在重复节点等拓扑错误，规则设计检查项如图1所示。

表1数据检查项

2.4 属性字段值内容检查

Data Reviewer除了提供的检查项外，还可通过SQL语句补充规则和功能，灵活搭建不同的检查工具。质检软件通过SQL语句读取所有数据的属性字段值，并根据数据标准的要求进行检查。

以公建配套设施及市政设施图层为例，数据标准要求行政区BSM字段属性值必须大于0且必须唯一，规则设计检查项如图2所示。

图1 空间拓扑关系检查

图2 属性值检查

2.5 检查方案管理

软件提供了灵活的规则项管理功能，检查人员可根据数据标准对质检规则进行添加、删除、配置、验证、导入、导出、保存等管理操作[6-7]。从而形成不同的检查方案(又称：质检规则库)。例如，可以由多个检查员分别设计质检规则，最后统一由技术负责人进行验证、维护，形成最终检查方案，如图3所示。

图3 批处理作业规则设置

2.6 灵活执行批处理检查

采用基于规则驱动的搭建式质量检查方法，利用Data Reviewer提供的检查规则和利用SQL语句补充质检规则、功能，通过修改“规则”，可定制满足不同项目需要的数据质量检查软件[8]；该方法还实现了灵活设定检查对象和检查规则的功能，设置检查对象选项包括：选择集、当前范围、定义查询、整个数据库、仅更改的要素；已检查过无错误的规则项，下一次可选择不执行该项检查，节约检查时间。

采用该方法，用户全程零代码、可视化完成质检软件的设计，提高了软件的适用性、灵活性、可移植性，节约了大量的质量检查时间，软件执行批处理界面如图4所示。

图4 执行检查界面

2.7 质检报告输出

执行完成对数据的各项检查后，软件可根据用户需求选择检查报告的输出格式，对数据质量进行评价，如图5所示。

图5 质量检查报告

2.8 质量问题的标识及定位

为方便作业人员的修改，质检软件提供对质量问题的列表、定位、验证和修改功能[9-10]，只需简单双击记录条，即可直接定位到错误所在位置，作业人员可以直观、快速地完成修改工作。若对检查发现的问题存在不同意见，可进一步作好标识，如：例外、异常、不接受等。修改和标识完成后，提交给检查员进一步进行核实。如图6所示。

图6 质量问题的显示及定位

3 结 语

本文依据城市更新相关数据标准的技术与质量要求，基于ArcGIS Data Reviewer设计了详细的质检规则，开发了自动化质量检查软件，已成功应用于广州市多个城市更新基础数据调查与核查项目的质量检查工作中。实现了自动化、灵活化、批量化的检查功能，极大地提高了质检工作效率。质检规则和检查方案的设计、定制和维护极其简便、移植性强，能快速应用到其他项目的质检工作中去，可为第三次全国国土调查、房地一体化测绘、地形地籍测绘、不动产测绘等其他类型项目开发类似的质检软件提供借鉴和参考。