福建生物防火林带空间数据整合与质检方法

许雪玲

(福建省林业调查规划院，福建 福州 350003)

福建生物防火林带空间数据整合与质检方法

许雪玲

(福建省林业调查规划院，福建 福州 350003)

在分析福建省生物防火林带基础数据状况的基础上，提出一套统一的技术方案，并制定数据质量标准、确立数据质量检查的内容及人机结合的质量检查方法；进而使用ArcObject与Visual FoxPro语言编制数据质量批量检查的程序，提高数据质量检查的效率，应用于福建省生物防火林带数据的整合实践中。

生物防火林带；矢量数据；数据质量；计算机；福建省

生物防火林带是加强森林火灾预防的基础工作，是提高森林的阻火效能、预防和控制森林火灾的一个有效手段[1]。目前，福建省生物防火林带现状数据尚未进行矢量化整合，无法直观掌握数据情况。由于缺乏整合后的详细基础数据的支撑，福建省的防火林带分布、林带长度、有效防火的控制面积等诸多基础统计数据无法获得，造成宏观尺度上仍难以掌握生物防火林带的整体状况，对各级政府和林业管理部门决策造成困难。

利用GIS的空间数据库技术，可以在现有林业资源数据、地形、遥感等空间数据库基础上，整合现有防火林带矢量数据，建立生物防火林带的空间数据库，可为全省防火林带空间数据统一管理提供基础数据，可用于实现林带防火实时监控，模拟林火扩散蔓延、阻滞效果，分析防火、扑火最优路径、计算火灾逃离撤离路线，使各种综合分析、辅助决策服务等后期应用成为可能。同时，规划数据入库，为林带实时更新提供基础依据。在充分利用现有阻隔带信息的基础上，规划营造生物防火林带，逐步形成生物防火林带与自然阻隔带、工程阻隔带相互衔接的林火阻隔网络。在此基础上，依托基础数据库规范、全面的图形属性信息，以及各种信息资源的共享，可以提高数据管理的质量和效率[2-3]；并可以便捷地分析防火林带是否达到布局合理、集中连片、网络闭合效果，是否有利于森林经营活动和资源管理，是否能够达到生态防护效应，建设出符合要求的防火壁垒。

1 技术规范与质量要求

福建省生物防火林带数据大部分尚未进行矢量化整合，小部分县市在资源数据面状图层上直接勾绘少量林带数据，未形成专属的空间专题数据。而现有的小部分数据，由于很大一部分现有生物防火林带宽度是7～10 m，基于1∶10000基础底图上勾绘面状图层，误差大；数据质量没有标准，与实际情况差别很大；各个县市对生物防火林带数据的生产各自为政，数据成果不统一，不同地区的数据内容、属性差别很大，数据格式各异，无法直接相互调用，也不利于全省数据的管理与应用。

为了有效整合生物防火林带数据并保证数据合理、客观、准确、有效，本研究建立了统一的数据格式，提出统一的技术规范和质量要求，有利于生物防火林带数据在福建省范围的整体控制。其中核心的质量控制关键技术是采用计算机程序自动判别的方式，从数据生产到数据汇总各个环节进行检查，保证数据规范一致。

1.1 技术规范

1.1.1 生物防火林带数据规范 生物防火林带建设按照国家林业局即将颁布的《林火阻隔系统设计规范》要求，为了规范福建省的空间数据，建立统一的线状矢量图层，设计标准的属性数据结构，构建属性数据库的逻辑关系规则。数据结构标准见表1～表2，逻辑关系规则见表3～表4。

表1 生物防火林带现状矢量图数据结构表

表2 生物防火林带规划矢量图数据结构表

表3 现状生物防火林带逻辑关系规则表

表4 规划防火林带逻辑关系规则表

1.1.2 数学基础要求 为了与各地资源数据保持一致，平面坐标、投影方式符合统一要求，数据使用高斯克吕格3°带投影，北京54坐标系。

1.1.3 最小图面区划范围 根据矢量化数据采用的地形图比例尺，以及生物防火林带现状，确定最小图面区划林带长度。现有林带符合宽度在7 m以上，且长度100 m以上条件；规划设计生物防火林带宽度15 m以上，连续长度1 km以上可以上图入库。

图1 几种拓扑错误样例

图2 数据结构检查流程图

1.1.4 精度要求 在地形图上绘制生物防火林带时，要求林带位置与实际地理位置的偏差控制在10 m范围以内。

1.2 质量要求

1.2.1 数学基础符合规范 由于使用高斯克吕格3°分带投影，而福建省跨越117°带与120°带2个带系。所以不同县市区、设区市根据实际地理位置，确定正确的中央经度，选择合适的坐标投影带。以118.5°经线为界，118.5°以西的县中央经度为117°，以东的县中央经度为120°，跨越118.5°经线则选择靠地理几何中心的一侧，比如，浦城县坐标系选择中央经度为117°，永泰县坐标系选择中央经度为120°。省级数据中央经度为117°，数据按39°分带进行汇总。

1.2.2 属性数据关联合理 由于福建省各县市数据生产方式不同，使用软件不同，在统一数据格式基础上，需要对空间数据与属性数据相关关系进行控制，以确保空间数据与属性数据一一对应，提交的矢量图层，图形、图斑数据必须与属性数据完全关联。

1.2.3 图层的综合性要求，接边检查与属性值正确性检查 图层的综合性要求是对图面与外业调查结果、实地情况的核查；接边检查即相邻县市间接边吻合度，接边误差是否满足要求；属性值正确性检查：图斑属性与外业调查底图和调查表内容是否保持一致。

1.2.4 数据结构符合统一规范，逻辑关系准确 数据结构错误，福建省各县市数据库混乱，不统一，会导致全省数据无法拼接；逻辑检查是数据表格内容的检查，检查其中不符合林业标准、不符合填表要求与不符合常理的因子。

1.2.5 图面清晰，拓扑关系准确 拓扑检查是对图面质量的控制，主要是生物防火林带重复绘制、林带闭合、林带交叉、超线等问题。如果没有修正拓扑错误，可能存在林带没有闭合、林带重复绘制、林带交叉、超线部分面积未扣等情况，导致林带面积少算、重复计算、超量计算等问题。几种拓扑错误样例见图1。由于是线状数据，本研究提出以下拓扑要求：①不同要素间不能有线重合(图1a)；②不同要素间不能有线交叉(图1b)；③不能有悬挂节点(图1c、图1d)；④一个线要素只能由单一部分组成(对应同一个属性的要求，在图面上表现为不连续的线条)。

***县规划防火林带矢量图层_39.dbfID 8字段长度错误,应为 6找不到字段名:设区市县名称 8字段长度错误,应为 20找不到字段名:乡镇名SJLBDBXB 90字段长度错误,应为 100长度 8字段长度错误,应为 9长度 0小数位错误,应为 2…… …… ……数据库字段个数应该有22个;实际字段个数为18个;对应字段个数为:15个;对应不上标准字段个数为:7个;缺乏字段个数为7个;多余字段个数为3个;

图3 数据库结构错误列表样例

图4 逻辑关系检查流程图

1.2.6 数据提交格式 数据统一按照ESRI公司提出的shp数据格式提交。

2 数据整合方式

生物防火林带空间数据要与实地一致、与外业调查内容统一，图层应严格按照外业调查结果进行转绘与录入。空间数据要求与现有交通资源数据、森林资源数据、地形图空间信息等基础数据保持一致，因此需要在整合多种基础数据的基础上进行绘制，将生物防火林带落实到图面上。具体方法和分工依不同行政级别分为3种：①县级。各个县市区依据最新森林资源成果，结合森林经营活动档案等资料，在现有生物防火林带综合底图上，根据技术规范及数据质量标准要求，在外业调查的基础上进行图面区划，并录入外业调查表格信息；转绘图面信息到标准数据结构的矢量图层上，录入相关属性。数据成果按照技术规范，通过质量检查程序进行自检，并对检查结果信息进行修改。②地市级。负责县级数据质量把关，质量合格的数据拼接形成市级的空间矢量数据。③省级。对全省数据检查验收，数据汇总合并，形成统一的省级生物防火林带空间数据，建立为各种应用提供支持的数据库。

3 数据质量检查的关键技术

3.1 质量检查内容

质量检查内容包括图层的综合性检查、数学基础检查、属性数据关联合理性检查、数据结构检查、逻辑关系检查、拓扑关系检查等。其中图层的综合性、数学基础、属性数据关联合理性检查需要人工核对和判断，而数据结构、逻辑关系、拓扑关系检查由于数据量极大，对应的规则多而复杂，极容易误查漏查，检查不到位，因此采用编制相应计算机程序的方法进行批量检查。

拓扑关系检查，通过计算机程序，调用ArcGIS软件的AO控件，构建空间库，建立拓扑规则后自动进行拓扑检查。拓扑关系检查结果的拓扑修改则需人工处理。

数据结构检查，各县市数据生产方式不同，提交的数据结构不统一，提交的每个数据都需要对数据结构进行控制，采用编写计算机程序对各数据的所有字段分别检查核对。逻辑关系检查，生物防火林带每条记录的每个属性值都必须符合逻辑标准，需要与标准逻辑关系进行逐条核对，工作量大，人工检查精度不高，用计算机程序自动处理，批量检查效率高，精确合理。对检查结果的异常数据再进行人工校对修改。Visual FoxPro(VF)对设备条件要求不高，数据处理能力强，对shp格式的数据库在不改变其原有内容的基础上可以直接检查数据内容，且编译结果脱离系统可以直接运行，操作起来简单又方便，适于下发到各个地方检查，因此选择VF编程对数据结构、逻辑关系进行检查。

目前空间数据的质量标准与控制方法已经很成熟[5-10]，但是通过计算机程序进行自动检查的方法研究却比较少。计算机编程自动检查是本次质量检查的关键点，这里主要介绍数据结构检查、属性逻辑检查等批量检查方法。

3.2 质量检查关键技术

3.2.1 数据结构检查 数据结构检查包括数据库字段名称、字段类型、字段长度、小数位等检查，通过编制计算机程序，首先读取标准数据库字段结构表，将生物防火林带空间数据库与标准数据结构表比对，直接记录数据结构不合格的错误类型，以便反馈修改，详细流程见图2。

3.2.2 数据结构检查样例 使用计算机程序进行数据质量自动检查，质量控制要点不缺不漏，检查完整到位，且速度快。以某县为例，22个标准字段，数据结构检查结果列表以毫级速度便可获取，数据结构错误依次列出(图3)；修改待查数据库与标准数据库保持一致，一共修改26项，所需时间约3 s。

3.2.3 逻辑关系检查 逻辑关系检查是对防火林带矢量数据的属性信息依次逐条检查，此过程需要嵌套2次循环。即将每一条林带的属性与逻辑规则表的每个表达式逐个核对，提取逻辑错误的记录，写入数据库表，该流程需要对空间数据库的每一条林带遍历1次，详细流程见图4。

表5 逻辑关系检查结果部分列表

3.2.4 逻辑关系检查实例 以某县为例，865条记录，检查结果列表以毫级速度便可获取(表5)。逻辑错误列表依数据库记录逐条列出，对数据结果核查与数据修改都很方便。全省初查数据3万多条数据记录，检查获得约1万条错误结果，所用时间约10 s。

4 小结

通过分析福建省现有生物防火林带空间数据的详细状况，提出了技术规范与质量要求，通过使用ArcObject与Visual FoxPro语言编程技术，开发数据批量检查程序，进行拓扑检查、数据结构检查、逻辑关系检查，建立数据质量检查的核心方法，并应用于福建省生物防火林带的现状与规划数据整合入库与数据质量控制，为生物防火林带的空间矢量数据的整合与入库建立了模板，可应用于类似的海量空间数据生产与质量管理。

[1]郑焕能，杨长职.植物阻火[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，2001.

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[3]张超.地理信息系统实习教程[M].北京：高等教育出版社，2000.

[4]王珊，萨师煊.数据库系统概论[M].北京：高等教育出版社，2006.

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[7]郑凤娇，王祥.1∶10000地形图(DLG) 数据生产的质量控制与检测[J].地理空间信息，2009(1)：33.

[8]张雪颖，杜安丽，安军.基础地理信息数据更新的过程质量控制[J].测绘标准化，2011，27(4)：36-38.

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[10]周大庆.城市大比例尺数字测图质量控制与方法研究[J].地理空间信息，2008，6(3)：81-83.

Vector Data Integration and Data Quality Management of Biological Fire-prevention Belt in Fujian Province

XU Xue-ling

(FujianForestInventoryandPlanningInstitute，Fuzhou350003，Fujian，China)

Based on the analysis of the status of basic data of biological fire-prevention belt in Fujian province，it puts forward a unified technical scheme，set the data quality standard table，established content of soil quality check and quality inspection method of human-computer cooperation.Then programming with ArcObject and Visual FoxPro to batch check data quality，to improve the efficiency of quality check，and apply to integrate vector data of biological fire prevention belt in Fujian province.

biological fire-prevention belt；vector data；data quality；computer；Fujian

10.13428/j.cnki.fjlk.2014.03.034

2013-09-03；

2013-12-19

福建省科技厅社会发展科技重点项目(2012Y0022)

许雪玲(1983—)，女，福建漳浦人，福建省林业调查规划院工程师，从事森林资源管理、林业信息化和3S技术在林业中的应用等研究。E-mail：lign_000@126.com。

S762.3+3；P208

A

1002-7351(2014)03-0151-05