地理國情監(jiān)測DOM 快速檢測解決方案研究

胡瑞生，楊華先，黃海英，曹 俊,魯欣宇

（1. 湖北省測繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，湖北 武漢 430074；2. 河南省遙感測繪院，河南 鄭州 450000）

按照國務(wù)院辦公廳地理國情監(jiān)測工作常態(tài)化的要求，自2015年全國第一次地理國情普查以來，全國自然資源部門已連續(xù)多年開展基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測。并且地理國情信息產(chǎn)品在“多規(guī)合一”、城市規(guī)劃實施監(jiān)管、環(huán)境保護與治理、自然資源管理、國土空間用途管制及生態(tài)保護修復等多個方面得到應(yīng)用，在我國生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)揮了不可或缺的作用[1-2]。隨著應(yīng)用范圍的進一步擴大、應(yīng)用層級的進一步提升，地理國情信息產(chǎn)品的高質(zhì)量穩(wěn)定可靠快速檢查驗收的需求也日益緊迫，而地理國情監(jiān)測DOM 作為地理國情監(jiān)測中主要的數(shù)據(jù)源，同時也是監(jiān)測成果數(shù)據(jù)的重要組成部分，地理國情監(jiān)測DOM 產(chǎn)品的順利驗收更是地表覆蓋分類數(shù)據(jù)變化采集、地理國情要素數(shù)據(jù)變化采集、外業(yè)調(diào)查與核查及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)編輯的前提。

1 地理國情監(jiān)測DOM檢測現(xiàn)狀

1.1 檢測內(nèi)容

DOM 產(chǎn)品的檢查內(nèi)容包括空間參考系、位置精度、影像接邊、邏輯一致性、時間精度、影像質(zhì)量、表征質(zhì)量、整飾質(zhì)量；而針對地理國情監(jiān)測DOM 產(chǎn)品，需要重點檢查的是影像質(zhì)量、幾何精度、分幅正射影像數(shù)據(jù)之間的接邊和分景糾正數(shù)據(jù)之間的接邊情況[3-4]。

1.2 檢查方法

地理國情監(jiān)測DOM 產(chǎn)品的檢查質(zhì)量元素中，位置精度也就是平面位置精度檢測是最耗時、工作量最大的，每個樣本圖幅需選用20～50 個檢測點，采用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）測量法或極坐標法野外實測采集檢測點坐標后，利用采集的平面檢測點與成果中同名點位置比較，計算出地物點平面位置中誤差[3]。

1.3 當前面臨主要問題

湖北省地理國情監(jiān)測DOM 產(chǎn)品覆蓋范圍是湖北省行政轄區(qū)內(nèi)的國土范圍，面積約18.59 km2，共下轄39 個市轄區(qū)、24 個縣級市、37 個縣、2 個自治縣和1個林區(qū)，共計103個縣級行政區(qū)[5]，在確定檢查驗收樣本時，無論以測區(qū)為單位，還是以景或幅為單位，檢測任務(wù)都很艱巨。以2019 年基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測DOM 產(chǎn)品驗收為例，批量為1 426 景，驗收樣本為112景，驗收時間為2019-08-26～2019-09-30，共一個月左右時間。每景影像外業(yè)采集25 個檢測點[3]，整個外業(yè)檢測點共需采集約3 000 個檢測點，除去內(nèi)業(yè)上圖比對等環(huán)節(jié)的時間，外業(yè)檢測點采集的時間大約20個工作日，（每天須采集約150個外業(yè)檢測點），這對檢驗人員而言，任務(wù)量是非常巨大的。

DOM成果必須經(jīng)過位置精度等質(zhì)量檢查，由湖北省測繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗站驗收合格后才能用于國情監(jiān)測的數(shù)據(jù)生產(chǎn)[6]，因此DOM遙感影像生產(chǎn)及檢查驗收工作的順利完成，是開展地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、建庫和統(tǒng)計分析等業(yè)務(wù)的前提。自2015-06-30 為統(tǒng)一時點的全國地理國情普查工作開展以來，每年積累的大量影像控制點及檢測點，這些影像控制點及檢測點存在采集標準不統(tǒng)一、成果格式不統(tǒng)一、管理不規(guī)范、后期重復利用難的問題。針對往年地理國情監(jiān)測DOM生產(chǎn)及檢查驗收過程中積累下來的影像控制點與檢測點，如何將這些數(shù)據(jù)規(guī)范化整理、成果轉(zhuǎn)換，并且新增的影像控制點與檢測點，做到標準化采集、入庫、管理等，使其滿足地理國情監(jiān)測DOM 的快速檢驗工作，是當前亟待解決的主要問題。

2 地理國情監(jiān)測DOM快速檢測流程

對全國地理國情普查DOM 成果檢查驗收，及歷年全國基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測DOM 成果檢查驗收過程積累的影像控制點與檢測點進行整理，按照點的類型分類編碼、成果轉(zhuǎn)換，規(guī)范入庫、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一提供出口；對新增的檢測點，從采集端即做好標準制定、規(guī)范采集，并按照類型分類編碼、規(guī)范入庫，統(tǒng)一管理、統(tǒng)一提供使用，實現(xiàn)檢驗過程的全標準化、全流程化管理。減少檢測點的外業(yè)重復采集工作，可在較短時間內(nèi)完成湖北省基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測DOM的檢查驗收工作，如圖1所示。

圖1 DOM快速檢測解決方案

2.1 定制標準

檢測點標準包括檢測點采集標準、成果格式標準、內(nèi)業(yè)匹配情況采集標準、檢測點點之記規(guī)范等。

2.1.1 采集標準

采集標準包括檢測點的編碼規(guī)則、地理位置描述、項目名稱、采集時間、點位實地照片拍攝規(guī)范、成果適用類型等。

2.1.2 成果格式標準

成果格式標準包括檢測點的成果格式、坐標基準、投影方式、高程基準等。

2.1.3 內(nèi)業(yè)匹配情況標準

內(nèi)業(yè)匹配情況標準括內(nèi)業(yè)整理的整個流程，待檢影像通過質(zhì)檢軟件與檢測數(shù)據(jù)套合，人機交互檢查或程序自動匹配情況及圖上位置與實測地物點的對應(yīng)關(guān)系。

2.1.4 樣本點點之記規(guī)范

樣本點點之記規(guī)范規(guī)定了制作點之記的相關(guān)信息，包括采集者、采集單位、地理位置、交通概況、點名、點號、現(xiàn)場照片、采集單位、檢測點類型等信息[7-8]。

2.2 檢測點采集

采用DOM 檢測點手持移動端采集系統(tǒng)，采集檢測點外業(yè)照片，獲取檢測點概略經(jīng)緯度坐標；采集現(xiàn)場由采集人員統(tǒng)一規(guī)則編碼，并簡要描述地理位置、檢測點類型、地物類型等信息，如圖2 所示。

圖2 地理國情監(jiān)測DOM檢測點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標準

2.3 坐標轉(zhuǎn)換

坐標轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)用于任意坐標系統(tǒng)的平面坐標、大地坐標轉(zhuǎn)換到CGCS2000 坐標系下大地坐標值，CGCS2000 坐標系下平面坐標轉(zhuǎn)橢球坐標，CGCS2000橢球坐標轉(zhuǎn)平面坐標等，滿足檢測樣本數(shù)據(jù)存儲和利用需求。

2.4 檢測點樣本數(shù)據(jù)庫

采用可支持地理信息數(shù)據(jù)查詢分析操作能力的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，文件型數(shù)據(jù)（如地面照片、套合截圖等）按一定的文件目錄組織方式存儲。檢測樣本數(shù)據(jù)按可檢驗產(chǎn)品類型，分別存儲在不同的矢量數(shù)據(jù)表中，并在空間數(shù)據(jù)實體字段記錄空間要素坐標值，以便于使用空間數(shù)據(jù)庫的空間分析功能。

2.5 成果提供

在執(zhí)行湖北省地理國情監(jiān)測DOM 產(chǎn)品檢查驗收時，首先利用空間分析查詢檢測點數(shù)據(jù)庫中的檢測點資源，是否能滿足送檢項目的檢驗需求，當檢測點樣本量不足時，再去實地采集新的檢測點數(shù)據(jù)，待項目完成后同步完成檢測點數(shù)據(jù)庫的更新工作。

2.6 更新機制

DOM檢測點數(shù)據(jù)庫主要服務(wù)于基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測DOM 產(chǎn)品的檢查驗收工作，在服務(wù)好全國基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測檢查驗收工作的同時，做好影像控制點與檢測點的整理與建庫工作。并結(jié)合基礎(chǔ)測繪、測繪成果質(zhì)量“雙隨機一公開”監(jiān)督檢查、測繪成果委托驗收及全國第三次土地調(diào)查等工作，對新增檢測點，做好統(tǒng)一標準規(guī)范化采集、成果整理、入庫管理等工作，同時也可根據(jù)國家重大項目及國情、省情、市情的需要，對重點區(qū)域的檢測點進行不定期的更新。

3 地理國情監(jiān)測DOM檢測點管理系統(tǒng)建設(shè)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)

1）檢測點數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。支持檢測點大地坐標、平面坐標存儲、數(shù)據(jù)錄入、更新、疊加專題底圖可視化顯示、按空間范圍及屬性查詢、查詢結(jié)果導出、統(tǒng)計分析等功能。

2）檢測點數(shù)據(jù)生成子系統(tǒng)：檢測樣本數(shù)據(jù)疊加檢測數(shù)據(jù)、檢測點匹配、檢測邊錄入、套合截圖、檢測點數(shù)據(jù)自動生成，檢測點點之記制作等功能。

3）外業(yè)平板采集子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)編輯、地圖展示、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)導出等功能。

4）采用支持地理信息數(shù)據(jù)查詢分析操作能力的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、可提供二次開發(fā)接口的WebGIS 在線地圖發(fā)布軟件平臺等。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 地理國情監(jiān)測DOM檢測點管理系統(tǒng)建設(shè)系統(tǒng)架構(gòu)

4 結(jié) 語

本文分析了地理國情監(jiān)測DOM 產(chǎn)品檢測的現(xiàn)狀及存在的問題，提出了地理國情監(jiān)測DOM 產(chǎn)品快速檢測的流程、管理系統(tǒng)建設(shè)等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了地理國情監(jiān)測DOM的快速檢測。