国家基础地理信息数据库动态更新工程中的生产单元划分探讨
历经20多年，国家基本比例尺基础地理信息数据库已基本建成。陈军[1]等指出在相继完成了全国1：1 000 000和1：250 000数据库更新之后，国家测绘局于2006年初正式组织实施了1：50 000地形数据库更新工程。该工程将在五年内完成对19000幅核心地形数据的内容补...
- 作者：任常青来源：2014测绘学会|2014年12月26日
时间因素即项目计划完成的时间。要去除资料搜集占用时间、技术设计占用时间等项目前期占用时间，主要考虑内业变化发现及变化更新的可用时间、外业巡查可用时间、质量检查可用时间等。时间因素往往影响作业的方法、投入的人员和设备数量等，也影响着生产单元划分的大小。时间越紧，生产单元就不宜划分的越多。
人员因素指生产单位参与作业和检查人员的数量和质量。人员对技术设计的把握越到位、越有经验，生产单元的复杂度、面积就越能允许提高。人员质量即技能、经验越低，所需人员就会越多，组织管理就越复杂，在各单元接边、生产质量控制等方面就越有压力。
硬件因素主要是指作业人员所用计算机硬件配置情况。由于动态更新使用大量的遥感影像作为变化发现的底图资料，机器配置越好，打开和浏览矢量要素、遥感影像的数量就越多、速度也越快，生产单元的面积就可以划分的大一些。
软件因素主要指生产所用的软件是否针对动态更新项目有二次开发，是否在作业流程优化、操作方便性、质量控制程序等方面有所提高。实践证明软件因素是制约生产效率、产品质量的主要因素。如果软件得到优化，生产单元就可以划分的更复杂、面积更大。
管理因素由于生产单位组织管理模式不同，采取的作业流程也不同。有些是先内后外，有些是先外后内，有些是内外业同时进行，都各有千秋。只有充分结合实际、加强沟通交流、精简工作环节、明确质控体系、综合权衡利弊、扬长避短确定出的流程才是好流程。
上述的五项均反映的是一个生产单位的工作现状，也即为生产能力，项目的成功取决于这几个因素的共同努力。其中前四项犹如木桶的四壁，而第五项可比作木桶的铁箍。若能够在管理上下工夫，即使短板再短也不会测漏。
图内复杂度因素主要考虑生产单元内部包含的原始要素总数，预计会发生变化的可能性及复杂性，也包括原始数据中的原有错误引起的复杂性增加。图内复杂度与生产单元的面积、所在地区发达程度相关，需要提前对该地区的人口、社会、经济情况做必要的信息积累。应重点关注居民地的扩张、变迁；交通线的新增、减少及等级升降；行政区划变更、各类经济开发区的设立；重大建设项目上马等信息。对图内复杂度小的相邻生产单元应合并处理。
接边复杂度因素主要考虑与相邻生产单元之间的接边要素数量，预计会发生变化的可能性及复杂性；以及换带接边引起的不便等。接边复杂度与生产单元之间的地理联系相关，主要受制于地形因素。应重点关注交通、管线、境界、水系等线状要素的走向。搜集跨地区调配资源的各级项目。对接边复杂度大的相邻生产单元应合并处理。对位于不同投影带的生产单元应分割处理。
资料复杂度因素主要考虑已有资料的覆盖度、现势性、数据质量。包括项目提供的中分辨率卫星影像，生产单位自己收集的高分辨率卫星影像、1：1万数据成果等基础资料，收集到的民政、城建、交通、农林、水利、电力等各行业专业资料。现势性越好、数据质量越好越有利于使用。可以说资料搜集的成功与否直接关系到生产效率及质量。应针对测区地域确定资料漏洞区域、不足区域、充足区域。对于技术要求明确可以放宽的区域建议对生产单元进行合并。
由于参与分析的各因素较多，且其指标主要通过生产管理经验去评定，各指标的相关性测算就显得十分复杂，但我们仍可以总结出一些生产单元划分的基本规律供实践参考。以下变量、函数符号仅为便于理解和标记而设立。
生产单元的划分主要考虑生产管理因素（包括时间
、人员
、硬件
、软件
、管理
等因素）和技术难度因素（技术复杂度
）。
生产单位现状决定了生产单位的生产能力（f），由确定的任务工作量（
），根据时间、软件、硬件能够推算出参与人数，最终决定了生产单元划分的数量（
），也相当于给出了生产单元的平均复杂度（
）。见公式（1）：
其中，f函数表示其所属变量在概念上有某种关系，下述g函数等也起类似作用，该类符号用于方便记录关系,利于理解和推导公式。
（1）基本复杂度（Base complexity，
）：由图内要素引起的内部工作量及难度。
（2）接边复杂度（Edge complexity，
）：由单元划分引起接边工作量及难度。
（3）资料复杂度（Source complexity，
）：由资料搜集引起的工作量及难度。
技术复杂度的度量与生产单元的基本特征密不可分，一般应包括以下几个特征因子：
全图要素总数（Total Feature Number，
）指被本生产单元边界包含或与其相交的要素数。在划分前是已知数。
接边要素数量（Edge Feature Number，
）指与本生产单元边界相交的要素数。在划分前是已知数。
重要要素比率（Important Feature Ratio，
）指要素总数中重要要素所占比率，即原始数据中重要要素数与要素总数的比值。可分为全图重要要素比率（
）、接边重要要素比率（
），为简化模型可以视作相等，有统计数据支持时可独立应用。在划分前视为已知数。
要素变化率（Rate of Change，
）指本生产单元内要素更新为增量的比率，即增量要素数与要素总数的比值。可分为全图要素变化率（
）、接边要素变化率（
），为简化模型可以视作相等，有统计数据支持时可独立应用。在划分前是未知数，只能根据当年的技术设计要求及历年的更新情况综合预测。在任务结束后可以通过统计得到。
接边数（Edge Number，
）指相邻生产单元数量，包括与其他测区生产单元的接边数。在划分前是已知数。
面积（Area，
）指生产单元的投影面积。用于测算要素密度。在划分前是已知数。
周长（Length，
）指生产单元投影周长。用于测算生产单元形状紧致程度、测算接边密度等。在划分前是已知数。
根据对技术复杂度中各因子的理解，公式（2）可细化为公式（3）。
其中，
可以依经验判断其难度等级，
表示资料评价等级，如表1给出一组经验值：
|
评价等级 （ |
影像底图、专业资料的质量评价指标 |
|
|
优秀 |
影像覆盖全、精度满足要求、分辨清晰； 专业资料齐全、轻微缺陷能得到更正、可以应用； 无需外业及内业其他额外核实工作量。 |
1/1.4 |
|
一般 |
影像覆盖全、精度满足要求； 专业资料中度缺陷不影响作业、可以应用； 需内业少量核实工作量。 |
1/1.1 |
|
差 |
重点区域有满足精度影像； 专业资料有重要缺陷，有参考意义，但不能直接使用。 需大量内业搜集资料的工作量，一些外业重点核查的工作量。 |
1/0.8 |
|
不合格 |
重点区域无满足精度影像； 专业资料有严重缺陷，没有参考意义； 需要外业大量实地补测工作量。 |
1/0.6 |
由于测区内要素数量众多，因此假设要素均匀分布，各特征因子的相关关系均为乘积关系，得到简化的技术复杂度公式，即公式（4）。
……公式（4）
考虑到生产单元划分的工作实际，既要简单、又要可靠。为削弱各变量之间的相关性，笔者选用比值法来测算“相对复杂度”。即设定其中某个生产单元的复杂度为标准复杂度，其他生产单元的值与其做比值运算，再比较各生产单元的相对复杂度大小。
以标准复杂度（
）的生产单元为分母，某生产单元的复杂度（
）为分子，测区内
、
值为常量，得到该生产单元
的相对复杂度（
）公式，见公式（5）。
……公式（5）
这样根据公式（5）就能反映生产单元的相对复杂程度了。
3 生产单元划分的优化设计方法
3.1 总体思路
（1）基于生产管理方面考虑，测算出生产单元的大致划分数量（n）。
（2）基于技术难度方面考虑，进行详细生产单元划分，并优化结果。
3.2 详细划分中的优化设计
（1）确定组成生产单元的基本单位，如以县为基本单位。明确测区范围，将基本单位全部列出来，每个基本单位都确定为一个生产单元，用公式（4）计算生产单元复杂度，可令公式中
、
为1。
（2）根据测区基本单位数量（m）预计生产单元的平均组成单位数量（u），u=m/n。总合并次数（w），w=m-n。平均合并次数（v），v=(m-n)/n。
（3）找出全部生产单元中最复杂的生产单元，定为标准生产单元，据此分别测算每个生产单元的相对复杂度
，作为与其他生产单元是否合并的依据。如果合并单元数量大于2u或合并后相对复杂度相加大于2v，则建议不要合并。
（4）依次分析测区最外围与其他测区接边的生产单元，对于相邻的生产单元可以合并的优先合并，主要考虑接边复杂度，使合并后生产单元与相邻测区的接边生产单元数量达到最少。
（5）以外围已经分析过的生产单元为分析对象，逐步向测区内部相邻生产单元做假设合并分析，主要考虑合并后的图内复杂度。
（6）依次执行完（4）、（5）后，初步的生产单元划分即告完成。
（7）再次计算各生产单元的相对复杂度，对相对复杂度高、形状不紧致、接边数较多的生产单元推敲其生产单元划分合理性，考虑是否与周围生产单元做重新优化划分。
4 结 语
本文分析了动态更新项目中生产单元划分的影响因素，总结了生产单元划分的基本规律，研究了生产单元复杂度的测算思路，提出了优化设计建议。希望能够在基础地理信息数据库动态更新生产中对生产管理提供一定的引导帮助。
参考文献
[1] 陈军，赵仁亮，王东华.基础地理信息动态更新技术体系初探[J].地理信息世界,2007,5(5):4-9.
Discussion on Production Cell Division of National Fundamental Geographic Information Database Dynamically Updated Project
(1.The First Institute of Photogrammetry and Remote Sensing,NASG, Xi'an,710054；
2.Surveying Science and Technology, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an,710054)
Abstract：An important preparatory work before the start of National Fundamental Geographic Information Database Dynamically Updated Project is the Production Cell Division. In order to make better use of resources and improve production efficiency, the paper do some research on Production Cell Division, mainly for the measure irregular shapes in the complexity of the production cell division made a few comments. This paper summarizes the pre-production cell is divided into various types of factors need to be considered, the proposed division of the production cell can be used to optimize the design process.
Keywords：GIS , Dynamic Updating , Production Cell Division , Irragular shape , Complexity.
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