數字正射影像圖精度檢測技術研發與應用

劉德偉

（廣西壯族自治區地理信息測繪院，廣西 柳州 545006）

隨著生產技術與測繪科學技術的不斷發展，數字正射影像（DOM）作為4D數字測繪產品之一，廣泛應用于數字線劃圖DLG、地理國情監測、國土變更調查等工作的基礎底圖，因此做好數字正射影像圖精度檢測，有利于提高DOM成果在國民經濟建設中的服務質量和水平。數字正射影像圖生產中可能存在變形，必須對完成的DOM成果進行精度檢測評價，檢查每幅DOM的生產中誤差、粗差等情況[1]。傳統數字正射影像圖精度檢測采用手動方式在AutoCAD中選擇內、外業采集特征點，獲取坐標值，形成一組點對（組）坐標X、Y值差值表，簡稱點對（組），計算出各類誤差、統計精度、形成評價報告等工作，費時費力，效率低下，容易出錯，亟須一套功能齊全、自動化水平高的一體化DOM精度檢測系統，提升工作效率。AutoLISP語言是一種內嵌于AutoCAD的二次開發語言，語法簡潔，功能完善，既有LISP語言人工智能的特性，又具有AutoCAD強大的圖形編輯功能的特點[2]，可實現圖形編輯、屬性賦值批處理、擴展屬性等特點，支持Access、Excel、文本文件等常用對象訪問讀寫。目前已有許多AutoLISP研發軟件[3]有效應用于各種測繪地理信息工作[4]。本文利用AutoLISP編程語言進行二次開發，實現DOM精度檢測半自動、全自動匹配坐標點對（組）技術、統計分析、一鍵式精度檢查報告輸出等功能，能大幅度提高DOM精度檢測的效率，快速對DOM成果進行客觀的精度質量評價。

1 DOM精度檢測系統設計與實現

1.1 設計思想

DOM精度檢測工作內容主要包括檢測數據的提取、記錄、整理、計算統計、報告制作。一般在AutoCAD軟件中先提取外業檢測點的坐標，編號、X坐標（外業）、Y坐標（外業），再提取對應內業檢查點的X坐標（內業）、Y坐標（內業），計算內外業坐標較差dx、dy、ds，統計最大較差和最小較差，計算中誤差等一系列工作。內業點和外業點以獨立的AutoCAD圖實體保存在圖形中，空間和屬性方面沒有直接關聯，所以將外業檢點和內業點坐標信息緊密綁定、儲存是關鍵，系統利用AutoCAD擴展數據的功能進行信息綁定。

向CAD對象添加擴展屬性前，利用AutoLISP注冊擴展數據函數REGAPP在當前CAD圖形內注冊一個應用程序名稱，本文注冊名稱以“DOMJCD”為例，用于儲存檢測坐標信息，實現坐標點對（組）信息的寫入、讀取。

軟件設計流程如圖1所示。

圖1 軟件設計流程

根據目前1∶1 000 DOM數據成果內業檢查點的現有情況，分兩種方式進行程序設計。方法一，未采集內業檢測點，可采用半自動人機交互操作獲取方法進行內業點的采集與信息關聯匹配。方法二，外業檢查點與內業檢查點均已采集完成，但未進行內、外點信息關聯匹配，采用全自動匹配方法，使外業檢查點坐標與內業檢查點信息緊密聯系，隨后進行檢查點匹配情況的限差檢查，對超限的點進行仔細核對，完全符合限差內后輸出各種較差值計算、最小誤差值、最大誤差值、中誤差計算、精度統計和檢查報告。

1.2 系統功能設置

1.2.1 內業點手動采集

以人機交互半自動方式進行坐標半自動信息寫入，通過研發程序在DWG圖形上屏幕點選外業檢測點和內業影像點位置，將外業檢測點的X坐標、Y坐標信息自動記錄到內業檢測點的自定義注冊擴展數據中，實現了檢測點坐標值快速獲取和存儲，記錄信息包含外業檢測點的平面坐標和高程，由于內業檢測點為CAD基本圖元Point，本身具有坐標字段，如（10**9834.7013**84711.70010.0000），外業檢測點 以 擴 展 數 據 記 錄（-3（＂DOMJCD＂（1000.＂（**9834.7246**84711.70540.0000）＂）））），形成一組點對（組）。

1.2.2 檢測坐標點對（組）全自動獲取

為了解決前期工作，內、外業檢測點點位已完成采集，但大量的坐標需要錄入Excel表格，生成點對（組）坐標表緩慢的瓶頸問題，通過AutoLISP語言中SSGET函數，采用“W”參數方法、圖層過濾條件等，以內業影像點為基點，根據自定義搜索半徑，自動生成搜索范圍、獲取外業RTK檢測點坐標信息，以擴展數據存儲到內業影像檢測點上，完成檢測點對（組）匹配和信息記錄。

檢測坐標點對（組）全自動獲取界面如圖2所示。

圖2 檢測坐標點對（組）全自動獲取界面

1.2.3 檢測點檢查

按照設計規范要求，檢測點檢查分析功能允許用戶自定義限差大小、檢查成果符號設置等參數，通過菜單或命令方式，實現對檢查點對（組）的限差檢查。在限差內的以綠色線連接內外業檢查點，超出限差的以紅色連線突出顯示問題檢查點，以高亮顯示方式反饋給用戶分析。檢查連接線可以作為外業檢測點和內業檢測點的匹配情況有效的檢查依據。

1.2.4 檢測點精度統計報告輸出

根據半自動和全自動檢測點坐標值獲取，并對檢查點進行精度檢查合格后，對1∶1 000 DOM進行生產精度統計分析并輸出報告。按項目設計書DOM生產精度要求，地面分辨率為0.1 m，明顯地物點對最近野外控制點位中誤差不應大于0.6 m，實現一體化檢測精度統計報告輸出功能，一鍵式完成X坐標、Y坐標、斜距S較差值計算，完成檢查點數、粗差個數、平面位置最大較差、平面位置最小較差、中誤差等檢測精度指標的計算、統計。系統提供按自定義范圍統計單幅檢測精度和按標準圖幅號批量統計分析輸出精度檢測報告的功能，并自動以圖幅名“xxx.txt”輸出統計分析結果。

精度統計分析報告如圖3所示。

圖3 精度統計分析報告

2 DOM精度檢測系統應用與實踐

自主研發的DOM精度檢測系統以插件形式內嵌到CAD軟件菜單中。

系統功能菜單主界面如圖4所示。

圖4 系統功能菜單主界面

系統由半自動人機交互檢測點采集、全自動檢測點獲取、限差檢查、單幅精度統計輸出、按圖幅批量精度統計輸出、系統參數設置等6個模塊組成。經過項目生產中反復調試及驗證，各項測試指標符合設計要求，可應用于項目生產。

以本文1∶1 000 DOM實際生產項目為例，如果采用傳統的精度檢測方法，根據實際工作中數據采集操作測試分析，每人每天工作8 h，約能夠采集、記錄2 800個坐標點對（組），完成5 600個點坐標數值的錄入。項目中6 650個點對（組）檢測采用傳統方法至少需要2天才能完成，還未包括誤差、精度計算、統計等。采用自主研發的軟件系統后，該項工作只需要約49.0 s就可以完成。

3 結語

本文以1∶1 000數字正射影像圖生產項目精度檢測技術進行分析研究，對檢查點對（組）的獲取、匹配、存儲進行技術攻關，以AutoLISP程序設計語言進行精度檢測系統的研發，實現檢測點精度統計自動化創新技術，突破了手動檢測作業煩瑣的技術瓶頸問題，在1∶1 000數字正射影圖生產精度檢測工作中廣泛應用，提高了工作效率，減少了人力的投入，縮短了項目的生產周期，促進了項目完成與驗收，也為今后數字正射影像圖生產項目精度檢測工作提供了技術參考。