孟凡強(qiáng),剛慧龍(烏魯木齊市城市勘察測(cè)繪院,新疆烏魯木齊 830000)

數(shù)字地形圖位置精度質(zhì)檢程序的研發(fā)及應(yīng)用

孟凡強(qiáng)?,剛慧龍
(烏魯木齊市城市勘察測(cè)繪院,新疆烏魯木齊 830000)

摘 要:首先敘述了數(shù)字地形圖位置精度質(zhì)檢程序的需求、技術(shù)流程、基本原理以及核心算法等,然后通過(guò)具體案例對(duì)該軟件進(jìn)行了應(yīng)用與測(cè)試,通過(guò)與其他軟件質(zhì)檢結(jié)果的對(duì)比分析得出了結(jié)論。結(jié)果表明,綜合考慮數(shù)字地形圖位置精度的質(zhì)檢效率以及準(zhǔn)確性這兩方面,該程序更能滿足數(shù)字地形圖質(zhì)量檢查的需求,同時(shí)也為完善其他數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)量檢查奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:數(shù)字地形圖；位置精度；質(zhì)量檢查；研發(fā)

1　引 言

隨著高新測(cè)繪設(shè)備、技術(shù)及方法的陸續(xù)出現(xiàn),傳統(tǒng)測(cè)量已過(guò)渡到數(shù)字測(cè)繪,測(cè)繪產(chǎn)品也從單一的紙質(zhì)地形圖拓展到了由DLG(數(shù)字線劃圖)、DRG(數(shù)字柵格地圖)、DEM(數(shù)字高程模型)以及DOM(數(shù)字正射影像)組成的4D產(chǎn)品,相應(yīng)的質(zhì)檢規(guī)范與流程也已更新,但在執(zhí)行力度、效果與效率方面還有待于提高[1,2]。本文以數(shù)字地形圖為例,在設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字地形圖位置精度質(zhì)量檢查程序的基礎(chǔ)上,對(duì)數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)檢技術(shù)進(jìn)行了探討。

2　技術(shù)分析

目前,DWG數(shù)據(jù)格式是地形圖的主要保存形式,其質(zhì)量檢查包含多個(gè)質(zhì)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(píng)價(jià)數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)量,每個(gè)質(zhì)量元素又包含若干質(zhì)量子元素[3]。在所有質(zhì)量元素中,位置精度的優(yōu)劣至關(guān)重要,應(yīng)用傳統(tǒng)的質(zhì)檢方法檢查數(shù)字地形圖的位置精度大幅增加了工作難度和時(shí)間[4～6],嚴(yán)重降低了質(zhì)檢的工作效率。為了保證我院數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)檢工作的高效完成,提出了基于．NET與AutoCAD平臺(tái),應(yīng)用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)針對(duì)數(shù)字地形圖位置精度的質(zhì)量檢查程序[7]。

2．1技術(shù)流程

該程序的主要功能包括:點(diǎn)位選擇、粗差剔除、誤差計(jì)算、分?jǐn)?shù)計(jì)算以及報(bào)告生成,其設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

圖1　技術(shù)設(shè)計(jì)的流程

程序啟動(dòng)后,首先選擇質(zhì)檢報(bào)告的保存路徑并輸入標(biāo)準(zhǔn)中誤差MO;其次,選擇檢查對(duì)象并選取任意組待檢數(shù)據(jù),每組數(shù)據(jù)由一個(gè)已知點(diǎn)與對(duì)應(yīng)檢核點(diǎn)組成,已知點(diǎn)是指圖中已存在的特征點(diǎn),而檢核點(diǎn)是指檢查員在已知點(diǎn)的相同特征處采集的坐標(biāo)點(diǎn);然后計(jì)算出中誤差M,并依次完成粗差剔除、粗差率計(jì)算、誤差計(jì)算以及產(chǎn)品質(zhì)量得分計(jì)算等;最后,該程序?qū)⒅付▋?nèi)容生成質(zhì)檢報(bào)告并保存到指定路徑,即運(yùn)行完成。

3　設(shè)計(jì)編程

3．1方案

已知點(diǎn)與檢核點(diǎn)的選取是平面精度質(zhì)檢的第一步,首先選擇任意已知點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)的檢核點(diǎn),其次輸入該已知點(diǎn)的地物類(lèi)別屬性,然后在相應(yīng)點(diǎn)位會(huì)自動(dòng)生成檢核標(biāo)記,表示該已知點(diǎn)已被檢核,最后根據(jù)用戶輸入的指定關(guān)鍵字執(zhí)行不同的步驟。此外,該程序能隨時(shí)終止并保存[8]。以上過(guò)程如圖2所示。

圖2　已知點(diǎn)與對(duì)應(yīng)檢核點(diǎn)選取的流程

3．2限差分析

粗差剔除與誤差計(jì)算是質(zhì)量檢查的關(guān)鍵環(huán)節(jié),獲取多組數(shù)據(jù)后,首先程序會(huì)根據(jù)式(1)計(jì)算出每組的差值dS,其次dS分別與標(biāo)準(zhǔn)中誤差MO的2倍進(jìn)行比較,當(dāng)dS大于2倍MO時(shí),該dS則被程序判定為粗差,即不參與誤差計(jì)算;當(dāng)dS小于2倍MO時(shí),該dS將參與誤差計(jì)算,根據(jù)參與誤差計(jì)算dS個(gè)數(shù)n的大小,應(yīng)用式(2)計(jì)算中誤差M,同時(shí)由式(3)計(jì)算出粗差率C[9]。以上過(guò)程如圖3所示。

圖3　粗差剔除與誤差計(jì)算的流程

3．3指標(biāo)控制

位置精度質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算是質(zhì)量檢查的最后一步,該分?jǐn)?shù)僅由中誤差M決定,其為百分制,即滿分為100,及格為60。M計(jì)算完成后,將分別與MO/3、MO/2、3MO/4以及MO進(jìn)行比較,根據(jù)M值所在的區(qū)間,應(yīng)用不同的公式求取dM,然后計(jì)算出分?jǐn)?shù),如式(4)所示。當(dāng)M不屬于以上任何一個(gè)區(qū)間時(shí),其質(zhì)量得分為0[10]。以上過(guò)程如圖4所示。

圖4　質(zhì)量得分計(jì)算的流程

3．4成果

質(zhì)檢報(bào)告的生成與輸出即為該程序的最后一步,首先在系統(tǒng)后臺(tái)自動(dòng)啟動(dòng)Excel程序,新建一個(gè)xls(或xlsx)格式文件,其次在該文件中新建相應(yīng)數(shù)量的sheet表格,然后該程序自動(dòng)填寫(xiě)表頭等,根據(jù)表頭將內(nèi)容填寫(xiě)到對(duì)應(yīng)表格中,最后保存該文件到指定路徑。以上過(guò)程如圖5所示。

圖5　質(zhì)量檢查報(bào)告生成與輸出的流程

4　應(yīng) 用

4．1實(shí)例分析

現(xiàn)以檢查某1∶500地形圖位置精度中的平面精度為例,同時(shí)與南方CASS 9．2的“檢查點(diǎn)位中誤差”功能以及ArcGIS 10．0的“拓?fù)淙莶顧z查”功能進(jìn)行對(duì)比[11],試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果如圖6～圖10所示。需要說(shuō)明的是,原測(cè)坐標(biāo)即為已知點(diǎn)坐標(biāo),檢測(cè)坐標(biāo)為檢核點(diǎn)坐標(biāo),坐標(biāo)差值即為dX與dY,檢測(cè)較差為dS,當(dāng)n≤20 時(shí),[△△]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(diǎn)界面

圖7　“運(yùn)行完成提示”截圖

圖8　“數(shù)字地形圖位置精度質(zhì)檢程序”質(zhì)檢結(jié)果截圖

圖9　南方CASS軟件“點(diǎn)位誤差檢查”質(zhì)檢結(jié)果截圖

圖10　ArcGIS 10．0拓?fù)錂z查結(jié)果截圖

4．2質(zhì)量評(píng)價(jià)

通過(guò)比較圖8與圖9可知,在南方CASS的檢測(cè)結(jié)果中缺少dS平方和、粗差個(gè)數(shù)、粗差率、質(zhì)量得分,而且二者的點(diǎn)位中誤差不相同,原因是南方CASS不能根據(jù)檢查點(diǎn)數(shù)自動(dòng)選擇中誤差計(jì)算方式,它只通過(guò)式(2)中n＞20的對(duì)應(yīng)公式計(jì)算,這與相關(guān)規(guī)范有所出入,導(dǎo)致了檢測(cè)結(jié)果的不準(zhǔn)確性。如圖10所示,為了體現(xiàn)ArcGIS 10．0拓?fù)錂z查的效果,人工將限差設(shè)置為0．1 m,即1號(hào)點(diǎn)位與3號(hào)點(diǎn)位被標(biāo)記“紅色小方點(diǎn)”表示超限,該拓?fù)錂z查不能以dwg格式或shp格式進(jìn)行,必須將待檢測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Personal GeoDatabase中,最終結(jié)果存為gdb格式,無(wú)法直接生成類(lèi)似前兩者的表格文件,也無(wú)法自動(dòng)計(jì)算出較差dS、粗差個(gè)數(shù)、粗差率、質(zhì)量得分,而且Arc-GIS拓?fù)錂z查在操作過(guò)程上較為繁瑣,更適合大量或海量數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)批量檢查,雖然它也有諸多優(yōu)點(diǎn),但不適用于本文所討論的情況。

5　結(jié) 語(yǔ)

本文結(jié)合單位生產(chǎn)需求,應(yīng)用AutoCAD的．NET API進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),最終實(shí)現(xiàn)了針對(duì)數(shù)字地形圖位置精度的質(zhì)檢程序。通過(guò)實(shí)踐表明,該程序的應(yīng)用提高了工作效率和質(zhì)檢準(zhǔn)確性,為后續(xù)實(shí)現(xiàn)其他數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品多質(zhì)量元素質(zhì)檢工作的程序化、規(guī)范化提供了技術(shù)支撐與參考。該程序簡(jiǎn)單易用,運(yùn)行穩(wěn)定,人為干預(yù)少,計(jì)算快速、準(zhǔn)確,結(jié)果更加全面,同時(shí)也符合數(shù)字地形圖位置精度質(zhì)量檢查的步驟以及檢查員的操作習(xí)慣,能滿足質(zhì)檢需求。另一方面,該程序在界面可視化以及針對(duì)其他數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)檢上仍然有較大的發(fā)展提升空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳洋．測(cè)繪產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)探討[J]．科技咨詢,2012 (12):2～3．

[2] 李丹,張麗芹．淺析提高測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量的途徑和方法[J]．測(cè)繪與空間地理信息,2013(12):270～271．

[3] GB/ T 18316-2008．?dāng)?shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收[S]．

[4] 馬旭．4D數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)量管理與控制[J]．產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2014(3):221～222．

[5] 喬振新．淺談數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)量控制[J]．中國(guó)地名, 2012(2):47～48．

[6] 馬輝,秦巖賓．測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題與對(duì)策[J]．測(cè)繪, 2014(4):187～188．

[7] 曾洪飛,盧擇臨,張帆．AutoCAD VBA & VB．NET開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)與實(shí)例教程[M]．北京:中國(guó)電力出版社,2013:1～2．

[8] 曾洪飛,盧擇臨,張帆．AutoCAD VBA & VB．NET開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)與實(shí)例教程[M]．北京:中國(guó)電力出版社,2013:101～104．

[9] 陳國(guó)海．?dāng)?shù)字測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)量檢查與質(zhì)量控制[J]．科技資訊,2013(14):28～29．

[10] GB/ T 24356-2009．測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收[S]．

[11] 謝剛生,范軸,倪曉東．?dāng)?shù)字化地形地籍成圖系統(tǒng)CASS 9．2用戶手冊(cè)[R]．廣州:南方測(cè)繪儀器有限公司,2006: 87～90．

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(hào):1672-8262(2015)05-136-04中圖分類(lèi)號(hào):P209

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

收稿日期:?2015—05—21

作者簡(jiǎn)介:孟凡強(qiáng)(1983—),男,工程師,主要從事工程測(cè)量與數(shù)據(jù)處理工作。