數字地形圖位置精度質檢程序的研發及應用

孟凡強,剛慧龍(烏魯木齊市城市勘察測繪院,新疆烏魯木齊 830000)

數字地形圖位置精度質檢程序的研發及應用

孟凡強?,剛慧龍
(烏魯木齊市城市勘察測繪院,新疆烏魯木齊 830000)

摘 要:首先敘述了數字地形圖位置精度質檢程序的需求、技術流程、基本原理以及核心算法等,然后通過具體案例對該軟件進行了應用與測試,通過與其他軟件質檢結果的對比分析得出了結論。結果表明,綜合考慮數字地形圖位置精度的質檢效率以及準確性這兩方面,該程序更能滿足數字地形圖質量檢查的需求,同時也為完善其他數字測繪產品的質量檢查奠定了基礎。

關鍵詞:數字地形圖；位置精度；質量檢查；研發

1　引 言

隨著高新測繪設備、技術及方法的陸續出現,傳統測量已過渡到數字測繪,測繪產品也從單一的紙質地形圖拓展到了由DLG(數字線劃圖)、DRG(數字柵格地圖)、DEM(數字高程模型)以及DOM(數字正射影像)組成的4D產品,相應的質檢規范與流程也已更新,但在執行力度、效果與效率方面還有待于提高[1,2]。本文以數字地形圖為例,在設計并實現了數字地形圖位置精度質量檢查程序的基礎上,對數字測繪產品的質檢技術進行了探討。

2　技術分析

目前,DWG數據格式是地形圖的主要保存形式,其質量檢查包含多個質量元素,例如空間參考系、位置精度、完整性等,為了保證全面客觀地評價數字測繪產品的質量,每個質量元素又包含若干質量子元素[3]。在所有質量元素中,位置精度的優劣至關重要,應用傳統的質檢方法檢查數字地形圖的位置精度大幅增加了工作難度和時間[4～6],嚴重降低了質檢的工作效率。為了保證我院數字測繪產品質檢工作的高效完成,提出了基于．NET與AutoCAD平臺,應用面向對象編程技術,設計并實現針對數字地形圖位置精度的質量檢查程序[7]。

2．1技術流程

該程序的主要功能包括:點位選擇、粗差剔除、誤差計算、分數計算以及報告生成,其設計思路如圖1所示。

圖1　技術設計的流程

程序啟動后,首先選擇質檢報告的保存路徑并輸入標準中誤差MO;其次,選擇檢查對象并選取任意組待檢數據,每組數據由一個已知點與對應檢核點組成,已知點是指圖中已存在的特征點,而檢核點是指檢查員在已知點的相同特征處采集的坐標點;然后計算出中誤差M,并依次完成粗差剔除、粗差率計算、誤差計算以及產品質量得分計算等;最后,該程序將指定內容生成質檢報告并保存到指定路徑,即運行完成。

3　設計編程

3．1方案

已知點與檢核點的選取是平面精度質檢的第一步,首先選擇任意已知點以及對應的檢核點,其次輸入該已知點的地物類別屬性,然后在相應點位會自動生成檢核標記,表示該已知點已被檢核,最后根據用戶輸入的指定關鍵字執行不同的步驟。此外,該程序能隨時終止并保存[8]。以上過程如圖2所示。

圖2　已知點與對應檢核點選取的流程

3．2限差分析

粗差剔除與誤差計算是質量檢查的關鍵環節,獲取多組數據后,首先程序會根據式(1)計算出每組的差值dS,其次dS分別與標準中誤差MO的2倍進行比較,當dS大于2倍MO時,該dS則被程序判定為粗差,即不參與誤差計算;當dS小于2倍MO時,該dS將參與誤差計算,根據參與誤差計算dS個數n的大小,應用式(2)計算中誤差M,同時由式(3)計算出粗差率C[9]。以上過程如圖3所示。

圖3　粗差剔除與誤差計算的流程

3．3指標控制

位置精度質量分數的計算是質量檢查的最后一步,該分數僅由中誤差M決定,其為百分制,即滿分為100,及格為60。M計算完成后,將分別與MO/3、MO/2、3MO/4以及MO進行比較,根據M值所在的區間,應用不同的公式求取dM,然后計算出分數,如式(4)所示。當M不屬于以上任何一個區間時,其質量得分為0[10]。以上過程如圖4所示。

圖4　質量得分計算的流程

3．4成果

質檢報告的生成與輸出即為該程序的最后一步,首先在系統后臺自動啟動Excel程序,新建一個xls(或xlsx)格式文件,其次在該文件中新建相應數量的sheet表格,然后該程序自動填寫表頭等,根據表頭將內容填寫到對應表格中,最后保存該文件到指定路徑。以上過程如圖5所示。

圖5　質量檢查報告生成與輸出的流程

4　應 用

4．1實例分析

現以檢查某1∶500地形圖位置精度中的平面精度為例,同時與南方CASS 9．2的“檢查點位中誤差”功能以及ArcGIS 10．0的“拓撲容差檢查”功能進行對比[11],試驗過程與結果如圖6～圖10所示。需要說明的是,原測坐標即為已知點坐標,檢測坐標為檢核點坐標,坐標差值即為dX與dY,檢測較差為dS,當n≤20 時,[△△]即為∑i=n1dSi,反之則為∑i=n1[(dSi)2],本案例屬于前者。

圖6　程序選點界面

圖7　“運行完成提示”截圖

圖8　“數字地形圖位置精度質檢程序”質檢結果截圖

圖9　南方CASS軟件“點位誤差檢查”質檢結果截圖

圖10　ArcGIS 10．0拓撲檢查結果截圖

4．2質量評價

通過比較圖8與圖9可知,在南方CASS的檢測結果中缺少dS平方和、粗差個數、粗差率、質量得分,而且二者的點位中誤差不相同,原因是南方CASS不能根據檢查點數自動選擇中誤差計算方式,它只通過式(2)中n＞20的對應公式計算,這與相關規范有所出入,導致了檢測結果的不準確性。如圖10所示,為了體現ArcGIS 10．0拓撲檢查的效果,人工將限差設置為0．1 m,即1號點位與3號點位被標記“紅色小方點”表示超限,該拓撲檢查不能以dwg格式或shp格式進行,必須將待檢測數據導入Personal GeoDatabase中,最終結果存為gdb格式,無法直接生成類似前兩者的表格文件,也無法自動計算出較差dS、粗差個數、粗差率、質量得分,而且Arc-GIS拓撲檢查在操作過程上較為繁瑣,更適合大量或海量數字線劃圖數據批量檢查,雖然它也有諸多優點,但不適用于本文所討論的情況。

5　結 語

本文結合單位生產需求,應用AutoCAD的．NET API進行二次開發,最終實現了針對數字地形圖位置精度的質檢程序。通過實踐表明,該程序的應用提高了工作效率和質檢準確性,為后續實現其他數字測繪產品多質量元素質檢工作的程序化、規范化提供了技術支撐與參考。該程序簡單易用,運行穩定,人為干預少,計算快速、準確,結果更加全面,同時也符合數字地形圖位置精度質量檢查的步驟以及檢查員的操作習慣,能滿足質檢需求。另一方面,該程序在界面可視化以及針對其他數字測繪產品的質檢上仍然有較大的發展提升空間。

參考文獻

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Research and Application of Digital Topographic Map Location Precision Quality Control Program

Meng Fanqiang,Gang Huilong
(Urumqi Urban Institute of Geotechnical Investigation Surveying and Mapping,Urumqi 830000,China)

Abstract:Firstly,this paper describes the demand,tech process,basic principle and algorithm for the program of inspecting the quality for positional accuracy of Digital Line Graphic,and then applies and tests this program by a case, compares and analyses the result from other software,and gets the conclusion．This result show that,considers the efficiency of Inspecting quality and accuracy for positional accuracy,this program can satisfy the demand of inspect quality of Digital Line Graphic better,and establishes the basis of perfecting the inspecting quality for other mapping product．

Key words:digital line graphic;positional accuracy;quality inspection;development

文章編號:1672-8262(2015)05-136-04中圖分類號:P209

文獻標識碼:B

收稿日期:?2015—05—21

作者簡介:孟凡強(1983—),男,工程師,主要從事工程測量與數據處理工作。