國土三調正射影像生產輔助軟件設計與開發

謝三五，侯玉印，周曦冰，張軍偉，范辰乾

（1.自然資源部第一地理信息制圖院，陜西 西安 710054；2.自然資源部第二地形測量隊，陜西 西安 710054）

1 開發環境

軟件利用ArcGIS平臺提供的ArcEngine嵌入式組件庫進行開發。ArcEngine是獨立于應用程序的ArcObjects編程環境[4]。ArcObjects作為ArcGIS平臺的核心組件庫，集成了大量的GIS功能，其強大的GIS處理與分析算法非常穩定高效。利用ArcEngine編寫工具條或工具集，并對ArcMap桌面軟件進行二次集成開發，開發效率較高[5]；且這種形式不形成獨立運行程序，既可在成熟的ArcMap桌面中使用自行開發的其他功能，又可與ArcMap自帶的強大功能組合使用。

2 總體設計

軟件采用工具條的形式，操作對象為ArcMap當前地圖中的圖層或指定的本地路徑下的數據。根據實際需求，工具條分為顯示、數據處理、鑲嵌線編輯、質檢4個模塊。總體功能框架如圖1所示。

圖1 總體功能框架設計

3 功能實現

本文將設計的所有功能以按鈕的形式集成到工具條中，再將工具條嵌入ArcMap桌面軟件中，界面風格與ArcMap自帶的工具條保持一致，清晰直觀、操作便捷。工具條經過設計、編譯后，輸出為tlb文件，直接加載到ArcMap中使用[6]。加載后的界面如圖2所示。

圖2 工具條加載后的界面

3.1 顯示模塊

1）數據的拷貝與添加。軟件利用結合表中的名稱信息進行數據拷貝，方便在下發的海量影像中一鍵選取所需數據，可進行多種數據模式的拷貝，也可只將所需數據添加到當前地圖窗口，方便查看。

2）影像數據顯示設置。該功能負責對地圖內所有影像的顯示屬性進行處理，包括去除影像無數據區黑邊、RGB真彩色顯示、拉伸方式更改、亮度/對比 度/透明度更改等。其目的在于方便在地圖中對海量影像進行一鍵處理，在單景影像查看時簡化操作。

3.2 數據處理模塊

該模塊為三調正射影像生產中多個繁瑣重復的工序設計了相應功能，主要包括：

1）修改投影信息。對同一投影參數的影像進行批量選擇投影，還提供了一鍵清除空間參考信息功能。

2）標準化處理，包括標準命名和RPC文件批量套包功能。將各類型影像數據標準名稱中各字段的提取方法封裝于代碼類中，實現一鍵對Shape結合表以及影像數據文件的標準命名，不僅提高了作業效率，還避免了人工操作易產生的錯誤。西部地區由國地信統一下發精化后RPC文件，利用該功能可一鍵替換新的RPC套包，方便其他正射糾正軟件的正射作業。

3）控制點信息處理。提取收集的控制點和保密點信息，用于質檢和后期的匯交整理。

4）真彩色影像導出。將原始16 bit的單景衛星影像批量導出為標準的8 bit真彩色影像，用于鑲嵌作業。

5）統計平面精度。提取Shape格式檢查線的平面誤差，并統計到標準的Excel表格中，包括平面位置精度和接邊精度。

6）極值處理。一些融合、勻色等色彩處理軟件，偶然會對單個波段生成極端的像素值（0或255），該功能可檢查這類問題，并根據設置的閾值范圍隨機對像素進行修改，得到合理的值。

7）柵格信息提取，即批量提取影像的屬性信息和有效矢量范圍。有效矢量范圍為Shape格式，可用于覆蓋度分析和后續鑲嵌線生產。屬性信息包括多個方面，具體內容如表1所示。

表1 柵格數據屬性

3.3 鑲嵌線編輯模塊

在生產中，單景影像之間的鑲嵌質量將直接影響后續成果的質量[7]，而鑲嵌線的編輯工作是耗時最長的工序。目前采用較多的是一些商業編輯軟件，雖然操作簡單，但沒有ArcGIS平臺編輯功能強大和穩定。 本文設計了一套從指定影像路徑到編輯鑲嵌線的人機結合的鑲嵌線編輯方案。具體流程為：①明確鑲嵌線來源，利用軟件創建或指定已有鑲嵌線；②創建鑲嵌線工程，指定影像路徑和工程路徑，進行一些基本設置，設置界面如圖3所示；③利用拓撲工具進行編輯，打開ArcGIS拓撲編輯工具，對鑲嵌線進行實時聯動編輯，編輯界面如圖4所示。

圖3 創建鑲嵌線工程界面

圖4 鑲嵌線編輯界面

該模塊還提供了鑲嵌線的檢查功能，包括是否有縫隙漏洞和屬性是否對應檢查等。模塊設計完成后已經過多家生產單位試用測試，證明其穩定性高、界面友好。相較于以前使用的編輯軟件，其編輯工作效率可提升約40%，除三調正射影像生產項目外，還可應用于任何影像鑲嵌作業。

3.4 質檢模塊

三調正射影像數據成果為縣域分幅形式，包括影像數據和鑲嵌線數據。軟件針對這兩項內容設計了完整檢查，包括鑲嵌線的屬性信息檢查和拓撲檢查，讀取影像數據的分辨率、波段等特征并與技術指標進行比對檢查。具體的質量子元素如表2所示。檢查結果為包含空間位置信息的Shape格式，方便查改。

表2 質檢質量子元素

4 結 語

本文通過分析三調正射影像生產工作的技術指標和存在的需求，設計并開發了基于ArcGIS平臺的工具條軟件，通過各功能模塊的融合，實現了正射影像制作過程中的一些批量數據處理和質量檢查功能。實踐應用表明，該軟件能很好地提高三調正射影像生產中一些數據處理操作的效率；鑲嵌線編輯功能性能穩定、使用便捷；質檢功能基本涵蓋質檢質量子元素。該軟件功能針對性強，能降低人工參與的出錯率，保障操作質量，已廣泛應用于多個生產單位，很好地服務于三調數字正射影像生產。