基于ArcEngine的DOM質量檢查平臺設計與實現

賀 超，施 昆

(昆明理工大學國土資源工程學院，云南昆明650000)

數字正射影像(DOM，Digital Orthophoto Map)是最基礎、最重要的信息載體之一。這種數據的特點是數據量較大，且質量檢查技術繁復多樣。在數據生產、存儲、檢驗等步驟中，如果仍然使用傳統檢查模式和方法，易發生錯誤多、效率低、驗收結果不可靠等問題。因此，檢查效率高、使用方便、功能齊全、定制化程度高的質量檢查平臺的設計與實現是十分必要的?，F階段數據質量檢查工序耗時費力，假使采用傳統的質檢方法，不光會造成大量的人力、物力和時間成本的增加，更重要的是傳統方法的質檢尺度不一致會使得檢查成果出現不穩定。筆者根據《數字測繪成果質量檢查與驗收》的國家標準，基于ArcGISEngine和C#．Net平臺，歸納現有成果和數學模型，使用各類新型技術與方法，檢查數字正射影像的各項數據指標，綜合判斷被檢數據的質量。該系統能彌補傳統檢查方法的不足，提高效率，解放人力，節約成本，確保質量，使得高質量的DOM數據為更廣大的用戶服務［1］。

1 DOM質量檢查內容及方法

如何檢查DOM數據的各項質量指標，尤其是采用程序進行自動檢查的算法，是設計與開發質量檢查軟件的基礎。通過研究和分析影像制圖規則、地理規則、質量評價體系、《數字測繪成果質量檢查與驗收》等標準與規定，歸納出DOM數據質量評判的各項標準和理論依據。DOM質量存在類型不同和來源不一的各項誤差，因此，該研究依據質量誤差將復雜的檢查工序和檢查內容分類為如圖1所示的5個方面［2－3］。

1．1 空間參考系 空間參考系主要檢查其3方面的正確性，包括大地基準、高程基準和地圖投影。

圖幅分幅的檢查是根據影像圖圖幅編號及影像圖的比例尺反算圖廓角點的經緯度，并與元數據中圖廓經緯度相比較，檢查是否一致。投影參數則是基于投影參數將圖廓點的經緯度進行投影計算，得到平面坐標，并與元數據中的圖廓角點平面坐標對比，判斷一致性。

1．2 位置精度 即檢測要素位置的準確程度，平面精度是DOM影像檢查的重中之重。

在立體測圖模式下采集一定數量明顯的特征點將特征點展繪在影像圖上，通過同名點坐標差計算并統計平面位置中誤差。而影像接邊則是采用左右視圖顯示影像，左視圖為待檢測影像，右視圖為與之相鄰的其他4幅影像。在左右視圖上分別采集同名點坐標，通過坐標差計算并統計接邊誤差。

1．3 影像質量 檢查影像數據與規范要求的符合程度，包括分辨率、格網參數、影像特征3方面的質量指標。

首先讀取元數據中影像的圖廓坐標;然后用圖廓坐標計算出影像的范圍;最后將讀取影像文件的范圍與計算值相比較，查看是否一致。

1．4 邏輯一致性 對數據結構、屬性及關系的邏輯規則的遵循程度進行檢查，其中格式一致性的檢測尤為重要。

1．5 附件質量 人機交互判斷包括元數據、圖歷簿、附屬文檔在內的各類附件的完整性、準確程度。

2 DOM質量檢查系統的設計

結合計算機可視化、計算機圖形學、數據分析及統計等學科方法，以ESRI公司提供的ArcGISEngine工具作為平臺進行二次開發，實現DOM質量自動化檢查處理的功能。

2．1 ArcGIS Engine平臺概述 ESRI公司開發的ArcGIS Engine是一個使用者研發平臺。它擁有一系列完全的與打包的嵌入式GIS組件庫與工具庫，使用ArcGISEngine來進行開發的用戶能用來對原有的桌面應用程序進行擴展或者直接建立新的軟件功能。ArcGISEngine由2個部分構成:新建軟件要使用的研發工具組和能使已經完成的應用程序可以工作的能夠再次發布的Runtime(運行時環境)。ArcGIS Engine研發工具組是一個以組件為基礎的軟件研發產品，能夠用它來新建自定義GIS與制圖使用軟件。ArcGISEngine Runtime即一個讓終端使用者的軟件能夠工作的主要ArcObjects組件產品，并且凡是能運行ArcGISEngine應用程序的電腦都將會安裝 ArcGISEngine Runtime 組件［4－5］。

2．2 系統邏輯結構設計 系統設計主要包含2個重要方面的結構設計——邏輯結構和物理結構。其中，邏輯結構設計就是從宏觀思維角度將系統劃分為各層體制結構［6］。該系統則分成了3個不同層面——支持層、軟件層和應用層(圖2)。

系統支持層包括檢查標準和試驗數據兩方面，主要是給整個系統提供了標準支撐和數據依靠。系統功能的實現則是在軟件層。在此系統中，DOM質量檢查的各項處理主要是通過ArcEngine技術和．Net(C#)語言來實現的。系統應用層主要涵蓋參數設置、DOM質量檢查、GIS基本功能以及導出結果4個方面，是系統的主要功能應用。

2．3 系統功能模塊設計 系統的功能結構設計就是在“高內聚，低耦合”的原則下，利用系統工程分析法結構概念和軟件工程等有關原理，把整個系統分割成各個小功能模塊［7］。該系統設計了參數設置、DOM質量檢查、數據操作、導出結果4個模塊功能，對各模塊分別編譯，最終再進行框架合成、添加模塊。系統功能結構見圖3。

3 平臺實現及驗證

DOM質檢系統由質檢數據、質檢方案、質檢軟件以及質檢結果4個部分組成。質檢數據包括被檢單位提供的DOM數據，要求質檢數據的組織和DOM的標準組織保持不變。質檢方案用于存儲參數，檢驗標準和閾值。根據質檢數據的特性和不同等級的檢查要求，修改檢查方案，實現版本的高度定制化，體現系統針對性強。DOM檢查系統的核心部分就是檢查軟件，它利用．Net(C#)、ArcEngine開發而成，實現各項功能模塊的設計，包括參數設置、方案生成、自動化檢查處理、人機交互檢查功能等。質檢信息最終以文檔形式存儲在質檢結果中［8］。

最終，質檢系統生成的質檢結果對比傳統方法的質檢成果，分析核對相應的質檢成果質量，綜合判斷DOM質檢系統的可行性。

3．1 圖幅范圍檢查 圖幅范圍檢查的實現過程是在讀取DOM元數據MET文件中影像的圖廓坐標之后，用圖廓坐標計算出影像的范圍，并將讀取影像文件的范圍與計算值進行比較，看是否一致。圖幅范圍圖廓線如圖4所示。

圖廓坐標計算出影像的范圍算法公式如下:

式中，x1、x2、x3、x4、y1、y2、y3、y4為 4 個圖廓點的坐標;d 為DOM的分辨率。

3．2 影像聯動 影像接邊檢查采用同樣人機交互檢查的方式，肉眼判斷出接邊上的同名地物點，由系統計算出其中的誤差。為方便用戶能迅速找出左右視圖中的同名點，聯動功能的實現必不可少。聯動即在對左影像進行一些基本的GIS操作時(放大、縮小、平移等)，右影像也能隨之放大、縮小和平移，如圖5所示。

3．3 接邊誤差的計算 在左影像各個接邊處均勻選擇地物點，右影像也依次選擇同名的地物點。然后系統將每一對對應的同名地物點的坐標提取出來，計算其坐標差。最后統計出待檢測影像的接邊誤差。接邊誤差檢查結果如圖6所示。

4 結語

DOM質檢系統全面實現了數字正射影像的各項檢查功能。與傳統檢查方法相比，該研究所設計的平臺檢查質量

穩定，自動化批處理檢查程度高，人機交互檢查操作簡單，檢查效率大幅提升。另一方面，系統也存在著占用內存太大，影像加載速度過慢，檢查方案設置不夠靈活等不足。

未來，隨著新的生產技術不斷涌現，質檢系統也會隨之不斷地優化改善，數字正射影像的質量也會不斷提升，測繪地理信息事業前景廣闊。

［1］何艷飛．1∶5萬DLG質量檢查系統及其關鍵問題的研究［D］．成都:西南交通大學，2008．

［2］曾衍偉，譚明建，唐翼德，等．GB/T 24356－2009《測繪成果質量檢查與驗收》［S］．北京:中國標準出版社，2009．

［3］鄧國慶，馬曉萍，馬聰麗，等．GB/T 18316－2008《數字測繪成果質量檢查與驗收》［S］．北京:中國標準出版社，2008．

［4］魏東，馬玉娟．基于ArcGISEngine的三維地形平臺的開發與實現［J］．城市勘測，2008(6):59－61．

［5］張加鑫．基于ArcEngine的縣域農業主導產業數字化管理信息系統設計研究［D］．石家莊:河北師范大學，2008．

［6］王中．基于GIS和RS的森林火災管理系統的設計與實現［J］．測繪與空間地理信息，2011(5):16－19．

［7］蘇柱金．結合Huygens原理的GIS山火蔓延模擬系統［D］．汕頭:汕頭大學，2008．

［8］車秋鋒．4D Checker數字測繪產品質量檢驗系統的研制與開發［J］．測繪通報，2004(9):47－49．