基于AutoLISP的地形圖數學精度檢測算法的設計與實現

翟高鵬,李文彬(1.河北省測繪產品質量監督檢驗站,河北石家莊 050031;.石家莊經濟學院土地資源與城鄉規劃學院,河北石家莊 050031)

基于AutoLISP的地形圖數學精度檢測算法的設計與實現

翟高鵬1?,李文彬2
(1.河北省測繪產品質量監督檢驗站,河北石家莊 050031;
2.石家莊經濟學院土地資源與城鄉規劃學院,河北石家莊 050031)

摘 要:介紹了測繪產品質量監督檢驗工作中對數字地形圖產品數學精度檢測的一種算法。該算法通過遍歷展繪的檢測點坐標,依次定位顯示檢測點視圖窗口,然后采用人機交互操作方式實現地形圖數學精度的快速檢測統計與評分。文章結合地形圖產品質量檢驗項目,以LISP語言為例,對算法的基本設計思路進行了說明與實現。最后通過工程實例對程序的實用性和有效性進行了測試,達到了預期結果。

關鍵詞:AutoLISP;數字地形圖;數學精度;檢測

1　引 言

測繪產品質量監督檢驗中,地形圖數學精度檢測是一項十分重要的工作,檢測結果是產品質量評定的主要技術指標和重要參考依據[1]。測繪產品質檢單位對測繪成果數學精度檢測的方法有很多種:目前流行使用的基于ArcGIS開發的4D Checker軟件,對于檢測入庫4D產品起到了很好的效果,但4D Checker軟件基于ArcGIS開發平臺,在檢測AutoAD平臺數字測繪成果前需要進行格式轉換,使得軟件的應用受到一定限制;河南省測繪產品質量監督檢驗站開發的數字地形圖精度自動檢測系統,在DWG格式地形圖精度檢測的應用中發揮了很大作用。其他還有基于VB和CAD的地形圖精度檢測統計程序等等,這些研究工作都在一定程度上提高了地形圖數學精度檢測的效率,減輕了檢驗工作對人力因素的需求。本文所研究的是基于AutoLISP的CAD二次開發技術,在大比例尺地形圖測繪中由于AutoCAD平臺應用的廣泛性,使得本程序具有良好的通用性。該算法的具體實現也對提高地形圖產品質檢效率具有一定的積極意義。

2　基本思路

本文通過對地形圖數學精度檢測的一般作業方式以及在精度檢測與統計過程中影響作業效率的關鍵步驟進行分析,有針對性的設計了展點范圍選定、檢測點定位顯示、粗差點提示和中誤差自動計算與質量評分的算法。

2.1地形圖精度檢測作業方式

根據規范要求,進行地形圖的數學精度檢測,每幅圖需要分別采集20個～50個平面和高程檢測點[6],檢測點分布應均勻覆蓋圖幅范圍。檢測點的采集由作業小組完成,一般使用RTK或全站儀對照地形圖在實地進行采集,采集過程中將采集的檢測點點位(高程注記檢測點為概略位置)標繪到地形圖上。外業檢測點采集完成后,由內業進行統計與評分。內業是將采集的檢測點展繪到地形圖上,然后對照外業地形圖標繪的檢測點位置進行一一計算與統計,最后基于統計得到的中誤差進行地形圖數學精度的質量評分。

2.2展點范圍設定

作業小組采集的點位分布范圍比較大,一般是跨圖幅作業。由于作業習慣的不同,有些外業作業員提交的檢測點是幾個圖幅混合到一起的數據,這對于內業統計來說增加了必要的數據整理工作。

為此,本文設計了按圖幅范圍展繪檢測點的算法:在被檢測圖幅上選取圖框左下角(x1,y1)和右上角(x2,y2)角點坐標,以(x1＜x＜x2) and(y1＜y＜y2)作為篩選條件,依次讀取檢測點數據文件中的點,并將滿足條件的點展繪到圖幅上。檢測點展點調用的命令代碼為(command“circle”zb r) (command "text" tzb 0.8 0h),即調用CAD繪圓與添加文本命令。展繪的檢測點樣式是以點位為圓心,點位精度允許誤差為半徑的圓,檢測點高程值作為點注記。如圖1所示。

圖1　展點樣式

圖1中展繪檢測點示例所對應的DXF組碼為: ((-1.＜圖元名:7ef76948＞) (0."CIRCLE") (330.＜圖元名:7ef71c20＞) (5." FC581") (100." AcD-bEntity") (67.0) (410."Model") (8."0") (62.230) (6."Continuous") (370.0) (100."AcDbCircle") (10 3.94676e+007 4.49896e+006684.026) (40 .0.5) (210 0.0 0.0 1.0))。

2.3檢測點定位顯示

影響地形圖數學精度統計效率的關鍵步驟是建立外業檢測點和與之相對應圖上點相關信息的對應關系。受計算機數字地形圖顯示范圍和人眼分辨能力所限,在地形圖中快速找出檢測點的識別范圍耗時費力。本文據此設計了檢測點定位顯示的算法,其基本思想如下:

(1)以展繪檢測點的DXF組碼“(0."CIRCLE") (40.0.5)”為篩選條件,建立以檢測點為成員的圖元選擇集。建立圖元選擇集的LISP代碼為(setq ss(ssget "X" lst))。

(2)遍歷選擇集圖元,獲取圖元坐標。根據圖元坐標并結合地形圖比例尺大小計算視窗角坐標。設計出合理的視窗顯示范圍。定位顯示調用的CAD命令為(command ".zoom" " w" wpt1 wpt2),其中wpt1, wpt2為計算機視窗角坐標。

(3)定位到檢測點后,通過人機交互實現檢測點與圖上點相關信息的匹配。主要包括平面檢測點與地物點、高程檢測點與高程注記點或高程值內插點的匹配。

2.4 粗差記錄提示與評分

根據國家標準[6]的規定,合格地形圖產品數學精度檢測的粗差率不高于5%,因此統計過程中粗差的出現需要經過謹慎判斷。地形圖數學精度評分依照國家標準規定的數學精度評分方法進行評分。

本文在數學精度檢測點點位信息計算完成后,設置了粗差提示。即根據匹配后計算出的差值與允許差值進行比較,當差值超過允許值時判定為粗差并自動給出提示,根據實際情況判定是否對該檢測點位進行記錄。點位匹配完成后,通過程序實現中誤差計算公式與數學精度評分方法所定義的分段函數公式[6],完成單幅地形圖成果中誤差計算和數學精度質量評分。

3　算法實現與效果

該算法可以用多種編程語言實現,如AutoLISP、ObjectARX、VBA等,本文采用AutoLISP編寫并在AutoCAD 2010下運行通過。目前作業單位普遍使用的數字成圖軟件,如南方CASS、北京威遠圖易SV等軟件,均是在AutoCAD平臺下開發,所以該程序具有良好的通用性。下面說明算法的主要步驟,其中算法思路相類似步驟受篇幅所限本文不再細述。最后對該算法的實用效果進行說明。

3.1算法主要步驟

(1)人機交互方式確定展點的范圍。交互操作只需提取范圍角點坐標,相應代碼:(setq pt1(getpoint " n請點取展點范圍左下角點"))(setq pt2(getpoint " 請點取展點范圍右上角點"))

(2)篩選檢測點文件中圖幅范圍內的點并以設定的圓形半徑進行展繪。主要程序代碼:

(if(and (＜x1 (atof x) x2) (＜y1 (atof y) y2)) (progn

(command "circle" zb r) ;繪點

(command "text" tzb 0.8 0 h) ;注記

) ;end progn

);end if

(3)高程精度檢測

①建立以展繪點圖元為單位的選擇集ss,(setq ss (ssget "X" lst));

②獲取選擇集圖元個數num,(setq num(sslength ss));

③依圖元個數num遍歷圖元,并據圖元坐標定位顯示交互操作視圖窗口。

④人機交互,實現點位信息匹配:

(setq pt1 (getpoint " 點擊檢測高程點:"))

(if點擊空格,直接跳到第③步進行下一個檢測點視圖窗口顯示)

(progn

(高程值獲取方法選擇,“內插高程值”或“點取高程點”) (setq gch(abs gch1)) ;計算高程差值。(if(＜mg gch);判斷高程誤差是否限差,(如果超限進行提示及相應操作,否則計算并記錄到輸出文件)

);end if );end if

⑤調用預定函數,進行中誤差統計與評分;

⑥完成統計成果輸出。

(4)平面精度檢測實現與高程精度檢測實現類似,在此不再細述。

3.2應用示例

本文以某1∶500地形圖測繪產品質量檢驗項目為例說明算法及程序的有效性。根據GB/ T 24356-2009測繪成果質量查檢與驗收,外業采集的檢測點個數介于20個～50之間均可。示例中實際采集到的檢測點個數為高程和平面檢測點各24個,其中包括公共點。如圖2所示,展繪的檢測點顯示為紅色圓形并以高程作注記。

圖2　展繪點示意圖

展繪點完成后分別進行地形圖高程與平面精度的檢測與統計。在計算機命令行顯示操作提示,通過人機交互實現點位信息的匹配。高程和平面精度檢測的交互界面分別如圖3、圖4所示。

圖3　高程精度檢測人機交互界面

圖4　平面精度檢測人機交互界面

通過人機交互操作將點位信息匹配完成后,分別輸出高程和平面精度統計的評分成果。輸出格式為TXT,如圖5、圖6所示。

4　結 語

本文針對測繪產品質量監督檢驗工作中的地形圖數學精度檢測與統計,基于AutoCAD二次開發技術的LISP計算機語言,設計并實現了地形圖數學精度檢測與統計的算法,最后將程序應用于地形圖質檢項目。

圖5　高程精度檢測與統計結果輸出

圖6　平面精度檢測與統計結果輸出

通過實現點位信息人工匹配與粗差提示等算法,有效地降低了檢測統計工作中出錯的概率;檢測點定位顯示與自動評分,提高了地形圖數學精度檢測與統計的效率。

參考文獻

[1] 鄧思勝,章亞平,呂冰.基于VB和CAD的地形圖精度檢測統計程序[J].地理空間信息,2008(5),124～126.

[2] 蔡建德,張福利.數字地形圖精度自動檢查統計系統的開發和應用[J].測繪通報,2008(6),41～44.

[3] 胡友明.AutoCAD VBA在數字地形圖精度檢測統計中的應用[J].城市勘測,2009(4),123～125.

[4] 建國.基于AutoCAD平臺運用VBA語言設計編寫地形圖高程精度檢測軟件[J].工程勘察,2011(11),85～89.

[5] 李學智,方戈亮,孫力紅.Visual LISP程序設計(第二版) [M].北京:清華大學出版社,2010,3～53.

[6] GB/ T 24356-2009.測繪成果質量檢查與驗收[S].

Design and Implementation of an Algorithm for Topographic Map Mathematical Precision Detection Based on AutoLISP

Zhai Gaopeng1,Li Wenbin2
(1.The Station of Quality Supervision and Inspection about Surveying and Mapping Products,Shijiazhuang 050031,China; 2.College of land resources and rural planning,Shijiazhuang University of Economics,Shijiazhuang 050031,China)

Abstract:Introduce an algorithm for mathematical precision detection of Digital Topographic Map products in the surveying and mapping product quality supervision and inspection.Mathematical precision of topographic map shall be efficiently detected,statistic analyzed and scored,which is by traversing the detecting points’coordinate,displaying the view window of their position in turn,and then operating by human-computer interaction mode till completed.Based on topographic map quality inspection items,taking LISP as an illustration,the basic idea of the algorithm was illustrated and implemented.Finally through an example of test about the practicability and validity of application,which achieved the desired effect.

Key words:AutoLISP;digital topographic map;mathematical precision;detection

文章編號:1672-8262(2015)01-37-04中圖分類號:P208.1

文獻標識碼:A

收稿日期:?2014—06—29

作者簡介:翟高鵬(1985—),男,碩士,助理工程師,主要從事工程測量與測繪產品質檢工作。