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摘要:針對測繪項目中經常面對的矢量數據質量檢查任務，研究了支持多平臺數據讀寫、不依托商業軟件平臺可獨立運行的輕量型通用檢查軟件，實現了多源矢量數據的精度和內容檢查及報告生成，可為測繪項目中相關工作的開展提供參考。
關鍵詞:矢量數據檢查;質量檢查;多源數據;Teigha;GDAL
0引言
近年來全國或省市區域級調查測繪項目頻繁開展，如農村土地承包經營權確權登記、地理國情普查、城市地理國情監測、農村建設用地調查、水利確權以及目前正在開展的第三次土地調查等，國家和地方政府對各領域測繪地理信息的準確掌握有著迫切需求，投入了大量的人力物力。在此背景下測繪成果的質量管控尤為重要，而測繪項目中不同單位使用的生產軟件不盡相同，在項目開展的不同階段形成的中間成果往往也不全相同，因此會產生不同格式和形式的成果數據或檢查數據。在成果檢查中，往往受到不同格式數據的轉換、平臺或運行環境安裝、軟件版本更新等系列問題的困擾。對于部分數據格式不統一的情況，通常需要利用一種或幾種數據處理平臺進行轉換輸出，工作量大，操作步驟復雜，不易掌握，且轉換過程容易丟失數據和屬性信息等，往往不能取得滿意的效果［1］。由于空間數據生成和處理代價高，而實際應用中需要計算的數據格式多、數據量大，所以數據集成系統的動態性和可擴展性極為重要［2］。本文在綜合現有研究成果并結合實際應用的基礎上，探索利用開源代碼實現跨平臺數據的讀寫和質量檢查等任務，為測繪成果質量的自查、監理檢查、驗收檢查和結果評定等工作提供精簡型通用軟件工具。
1研究基礎與現狀
1．1研究現狀概述。目前，已有針對具體項目或任務構建的質量檢查系統［3－5］或大型的綜合質檢系統［6－7］，但多基于大型商業軟件如ArcGIS、AutoCAD、FME、南方iData等進行二次開發;在多源數據的讀取和轉換研究方面，利用Teigha讀取DWG格式數據的應用研究［8－10，12］、使用GDAL進行多源數據獲?。?，11］、CAD與GIS數據的相互轉換［1，12－13］等研究較多，但多是結合開源資源與商業軟件二次開發;脫離商業軟件平臺同時較全面地支持DWG、SHP等，目前常用矢量數據格式的多源數據檢查研究成果較少。
1．2現狀總結分析。綜合現有研究成果，基于大型商業軟件即宿主軟件進行二次開發，需要投入大量精力研究其內部數據結構、映射文件的語義和語法結構及控件的屬性、方法和事件等，對開發人員要求較高，同時需要運行時環境作為支撐，且易受軟件版本和操作系統限制，不利于推廣應用，也限制了軟件的可擴展性［2，11，13］。從底層開發則更費時費力且難度更大，因此，利用開源項目進行開發則成為較好的選擇。在現有的諸多開源資源中，GDAL對矢量數據的支持功能十分強大，幾乎涵蓋了目前能用到的所有矢量數據格式［14］，略有不足的是GDAL支持dxf格式數據但無法解析DWG文件，而Teigha提供了DWG各個版本文件的兼容性接口，向下屏蔽DWG內部數據結構和版本差異，向上則提供統一的數據結構模型且效率較高［8］。
1．3Teigha與GDAL。Teigha，曾用名OpenDWG、DWGdirect，是由開放設計協會(OpenDesignAlliance)設計開發的一套完全脫離AutoCAD平臺、面向對象的類庫，該類類庫的數據結構與AutoCAD中的數據結構一致，支持直接創建和讀寫多個版本的DWG格式文件，在此基礎上所開發的程序可完全脫離AutoCAD平臺運行，具有較高的效率和安全性，支持Windows、MacintoshOSX＆IOS、UNIX/Linex、Android等操作系統以及C++、．Net、Java等語言［1，12］。GDAL(GeospatialDataAbstractionLibrary，地理空間數據抽象庫)是一個在X/MIT許可協議下讀寫空間數據(包括柵格和矢量)的開源庫，它利用抽象數據模型來表達所支持的各種文件格式，使用一系列命令行工具來進行數據轉換和處理，目前，幾乎所有的GIS和RS軟件底層都使用GDAL來讀寫空間數據。OGR是GDAL的一個分支，對幾乎所有常用矢量數據的讀寫提供支持，可對空間數據的空間參考信息進行處理［13］。
2技術要點與方法
2．1多源數據讀寫。對常用格式如AutoCAD、ArcGIS、MapInfo等不同軟件的多種格式成果進行讀取，同時根據需要導出目標格式的數據。目前尚未發現全面支持上述多源數據的開源項目，對于GDAL而言難點主要集中在解析DWG文件，而如上所述，Teigha對AutoCAD不同版本多個格式的數據包括圖形、擴展屬性、符號等均有較全面的支持。因此，本研究中具體針對DWG以及其他格式的CAD平臺數據采用Teigha進行操作，其他矢量數據則基于GDAL進行數據讀取和導出。
2．2目標數據關聯。自動化檢查計算的前提是將成果數據與檢查數據關聯起來。本研究在讀取數據內容的基礎上，通過人工設置屬性關聯或空間距離約束實現成果要素與檢查數據的自動關聯匹配。具體檢查內容與目標數據關聯方式見表1。
2．3精度計算與報告生成。按照相關規范要求檢查計算坐標精度、長度精度、面積精度、屬性精度、數據庫規范性和完整性等內容，生成報告并導出問題清單或數據?；谖④浀膐ffice．dll庫實現Word或Excel格式報告的輸出，同時可根據需要選擇問題數據的導出格式。
3設計實現與應用
3．1流程設計。前期準備包括對成果數據抽樣后形成成果抽樣數據，進行圖解或實測法檢查并利用生產軟件形成檢查數據。檢查軟件讀取上述數據后，通過人工配置關聯圖層或屬性并設置相關參數進而進行精度計算獲數據內容檢查，支持依據屬性關聯或按空間位置搜索匹配，自動檢查計算生成檢查報告并導出問題清單或數據。若是對數據完整性或規范性進行檢查，則提供GDAL支持的格式數據標準文件或數據結構表等即可，系統依據標準對成果數據庫的結構規范性、內容完整性和準確性進行檢查并生成問題報告。具體技術流程如圖1所示。
3．2開發應用。利用Teigha和GDAL開源庫基于C#語言開發實現了多源矢量數據檢查系統。系統廣泛應用在農村土地承包經營權確權登記測繪專項檢查以及農村建設用地調查以及農村不動產權籍調查等項目的矢量成果檢查中，實現了對多種格式、不同內容成果的完整性、規范性和精度的檢查評定，可提取問題數據并出具統一格式的檢查報告，對成果質量管控和工作效率提高起到了重要作用。
4結束語
利用自動化通用型軟件進行測繪項目各階段成果的檢查，可為推進工作進度、提高成果質量提供有力保障。GDAL結合Teigha可實現常用測繪地理信息數據的讀寫，基于其開源庫進行開發的產品可脫離大型商業軟件運行環境，工作量小，效率高，且具有更好的經濟實用性、應用普適性和可擴展性。本研究成果在實際項目開展中取得了一定的應用效果，也發現了不足，如根據條件遍歷選取要素等方法較大型商業軟件效率低一些，還需要進行優化和改進，但對數據量較少的抽樣檢查來說已經滿足需求。另外，目前尚未考慮數據顯示、坐標轉換等方面的功能，在今后的研究和工作中也將進一步補充完善。
作者:許文帥 楊少敏 史惠春 薛建峰 單位:常州市基礎地理勘測中心