数字地形图位置精度质检程序的研发及应用

孟凡强,刚慧龙(乌鲁木齐市城市勘察测绘院,新疆乌鲁木齐 830000)

数字地形图位置精度质检程序的研发及应用

孟凡强∗,刚慧龙
(乌鲁木齐市城市勘察测绘院,新疆乌鲁木齐 830000)

摘 要:首先叙述了数字地形图位置精度质检程序的需求、技术流程、基本原理以及核心算法等,然后通过具体案例对该软件进行了应用与测试,通过与其他软件质检结果的对比分析得出了结论。结果表明,综合考虑数字地形图位置精度的质检效率以及准确性这两方面,该程序更能满足数字地形图质量检查的需求,同时也为完善其他数字测绘产品的质量检查奠定了基础。

关键词:数字地形图；位置精度；质量检查；研发

1　引 言

随着高新测绘设备、技术及方法的陆续出现,传统测量已过渡到数字测绘,测绘产品也从单一的纸质地形图拓展到了由DLG(数字线划图)、DRG(数字栅格地图)、DEM(数字高程模型)以及DOM(数字正射影像)组成的4D产品,相应的质检规范与流程也已更新,但在执行力度、效果与效率方面还有待于提高[1,2]。本文以数字地形图为例,在设计并实现了数字地形图位置精度质量检查程序的基础上,对数字测绘产品的质检技术进行了探讨。

2　技术分析

目前,DWG数据格式是地形图的主要保存形式,其质量检查包含多个质量元素,例如空间参考系、位置精度、完整性等,为了保证全面客观地评价数字测绘产品的质量,每个质量元素又包含若干质量子元素[3]。在所有质量元素中,位置精度的优劣至关重要,应用传统的质检方法检查数字地形图的位置精度大幅增加了工作难度和时间[4～6],严重降低了质检的工作效率。为了保证我院数字测绘产品质检工作的高效完成,提出了基于．NET与AutoCAD平台,应用面向对象编程技术,设计并实现针对数字地形图位置精度的质量检查程序[7]。

2．1技术流程

该程序的主要功能包括:点位选择、粗差剔除、误差计算、分数计算以及报告生成,其设计思路如图1所示。

图1　技术设计的流程

程序启动后,首先选择质检报告的保存路径并输入标准中误差MO;其次,选择检查对象并选取任意组待检数据,每组数据由一个已知点与对应检核点组成,已知点是指图中已存在的特征点,而检核点是指检查员在已知点的相同特征处采集的坐标点;然后计算出中误差M,并依次完成粗差剔除、粗差率计算、误差计算以及产品质量得分计算等;最后,该程序将指定内容生成质检报告并保存到指定路径,即运行完成。

3　设计编程

3．1方案

已知点与检核点的选取是平面精度质检的第一步,首先选择任意已知点以及对应的检核点,其次输入该已知点的地物类别属性,然后在相应点位会自动生成检核标记,表示该已知点已被检核,最后根据用户输入的指定关键字执行不同的步骤。此外,该程序能随时终止并保存[8]。以上过程如图2所示。

图2　已知点与对应检核点选取的流程

3．2限差分析

粗差剔除与误差计算是质量检查的关键环节,获取多组数据后,首先程序会根据式(1)计算出每组的差值dS,其次dS分别与标准中误差MO的2倍进行比较,当dS大于2倍MO时,该dS则被程序判定为粗差,即不参与误差计算;当dS小于2倍MO时,该dS将参与误差计算,根据参与误差计算dS个数n的大小,应用式(2)计算中误差M,同时由式(3)计算出粗差率C[9]。以上过程如图3所示。

图3　粗差剔除与误差计算的流程

3．3指标控制

位置精度质量分数的计算是质量检查的最后一步,该分数仅由中误差M决定,其为百分制,即满分为100,及格为60。M计算完成后,将分别与MO/3、MO/2、3MO/4以及MO进行比较,根据M值所在的区间,应用不同的公式求取dM,然后计算出分数,如式(4)所示。当M不属于以上任何一个区间时,其质量得分为0[10]。以上过程如图4所示。

图4　质量得分计算的流程

3．4成果

质检报告的生成与输出即为该程序的最后一步,首先在系统后台自动启动Excel程序,新建一个xls(或xlsx)格式文件,其次在该文件中新建相应数量的sheet表格,然后该程序自动填写表头等,根据表头将内容填写到对应表格中,最后保存该文件到指定路径。以上过程如图5所示。

图5　质量检查报告生成与输出的流程

4　应 用

4．1实例分析

现以检查某1∶500地形图位置精度中的平面精度为例,同时与南方CASS 9．2的“检查点位中误差”功能以及ArcGIS 10．0的“拓扑容差检查”功能进行对比[11],试验过程与结果如图6～图10所示。需要说明的是,原测坐标即为已知点坐标,检测坐标为检核点坐标,坐标差值即为dX与dY,检测较差为dS,当n≤20 时,[△△]即为∑i=n1dSi,反之则为∑i=n1[(dSi)2],本案例属于前者。

图6　程序选点界面

图7　“运行完成提示”截图

图8　“数字地形图位置精度质检程序”质检结果截图

图9　南方CASS软件“点位误差检查”质检结果截图

图10　ArcGIS 10．0拓扑检查结果截图

4．2质量评价

通过比较图8与图9可知,在南方CASS的检测结果中缺少dS平方和、粗差个数、粗差率、质量得分,而且二者的点位中误差不相同,原因是南方CASS不能根据检查点数自动选择中误差计算方式,它只通过式(2)中n＞20的对应公式计算,这与相关规范有所出入,导致了检测结果的不准确性。如图10所示,为了体现ArcGIS 10．0拓扑检查的效果,人工将限差设置为0．1 m,即1号点位与3号点位被标记“红色小方点”表示超限,该拓扑检查不能以dwg格式或shp格式进行,必须将待检测数据导入Personal GeoDatabase中,最终结果存为gdb格式,无法直接生成类似前两者的表格文件,也无法自动计算出较差dS、粗差个数、粗差率、质量得分,而且Arc-GIS拓扑检查在操作过程上较为繁琐,更适合大量或海量数字线划图数据批量检查,虽然它也有诸多优点,但不适用于本文所讨论的情况。

5　结 语

本文结合单位生产需求,应用AutoCAD的．NET API进行二次开发,最终实现了针对数字地形图位置精度的质检程序。通过实践表明,该程序的应用提高了工作效率和质检准确性,为后续实现其他数字测绘产品多质量元素质检工作的程序化、规范化提供了技术支撑与参考。该程序简单易用,运行稳定,人为干预少,计算快速、准确,结果更加全面,同时也符合数字地形图位置精度质量检查的步骤以及检查员的操作习惯,能满足质检需求。另一方面,该程序在界面可视化以及针对其他数字测绘产品的质检上仍然有较大的发展提升空间。

参考文献

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[2] 李丹,张丽芹．浅析提高测绘产品质量的途径和方法[J]．测绘与空间地理信息,2013(12):270～271．

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[6] 马辉,秦岩宾．测绘产品的质量问题与对策[J]．测绘, 2014(4):187～188．

[7] 曾洪飞,卢择临,张帆．AutoCAD VBA & VB．NET开发基础与实例教程[M]．北京:中国电力出版社,2013:1～2．

[8] 曾洪飞,卢择临,张帆．AutoCAD VBA & VB．NET开发基础与实例教程[M]．北京:中国电力出版社,2013:101～104．

[9] 陈国海．数字测绘产品的质量检查与质量控制[J]．科技资讯,2013(14):28～29．

[10] GB/ T 24356-2009．测绘成果质量检查与验收[S]．

[11] 谢刚生,范轴,倪晓东．数字化地形地籍成图系统CASS 9．2用户手册[R]．广州:南方测绘仪器有限公司,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

文章编号:1672-8262(2015)05-136-04中图分类号:P209

文献标识码:B

收稿日期:∗2015—05—21

作者简介:孟凡强(1983—),男,工程师,主要从事工程测量与数据处理工作。