数字正射影像图精度检测技术研发与应用

刘德伟

（广西壮族自治区地理信息测绘院，广西 柳州 545006）

随着生产技术与测绘科学技术的不断发展，数字正射影像（DOM）作为4D数字测绘产品之一，广泛应用于数字线划图DLG、地理国情监测、国土变更调查等工作的基础底图，因此做好数字正射影像图精度检测，有利于提高DOM成果在国民经济建设中的服务质量和水平。数字正射影像图生产中可能存在变形，必须对完成的DOM成果进行精度检测评价，检查每幅DOM的生产中误差、粗差等情况[1]。传统数字正射影像图精度检测采用手动方式在AutoCAD中选择内、外业采集特征点，获取坐标值，形成一组点对（组）坐标X、Y值差值表，简称点对（组），计算出各类误差、统计精度、形成评价报告等工作，费时费力，效率低下，容易出错，亟须一套功能齐全、自动化水平高的一体化DOM精度检测系统，提升工作效率。AutoLISP语言是一种内嵌于AutoCAD的二次开发语言，语法简洁，功能完善，既有LISP语言人工智能的特性，又具有AutoCAD强大的图形编辑功能的特点[2]，可实现图形编辑、属性赋值批处理、扩展属性等特点，支持Access、Excel、文本文件等常用对象访问读写。目前已有许多AutoLISP研发软件[3]有效应用于各种测绘地理信息工作[4]。本文利用AutoLISP编程语言进行二次开发，实现DOM精度检测半自动、全自动匹配坐标点对（组）技术、统计分析、一键式精度检查报告输出等功能，能大幅度提高DOM精度检测的效率，快速对DOM成果进行客观的精度质量评价。

1 DOM精度检测系统设计与实现

1.1 设计思想

DOM精度检测工作内容主要包括检测数据的提取、记录、整理、计算统计、报告制作。一般在AutoCAD软件中先提取外业检测点的坐标，编号、X坐标（外业）、Y坐标（外业），再提取对应内业检查点的X坐标（内业）、Y坐标（内业），计算内外业坐标较差dx、dy、ds，统计最大较差和最小较差，计算中误差等一系列工作。内业点和外业点以独立的AutoCAD图实体保存在图形中，空间和属性方面没有直接关联，所以将外业检点和内业点坐标信息紧密绑定、储存是关键，系统利用AutoCAD扩展数据的功能进行信息绑定。

向CAD对象添加扩展属性前，利用AutoLISP注册扩展数据函数REGAPP在当前CAD图形内注册一个应用程序名称，本文注册名称以“DOMJCD”为例，用于储存检测坐标信息，实现坐标点对（组）信息的写入、读取。

软件设计流程如图1所示。

图1 软件设计流程

根据目前1∶1 000 DOM数据成果内业检查点的现有情况，分两种方式进行程序设计。方法一，未采集内业检测点，可采用半自动人机交互操作获取方法进行内业点的采集与信息关联匹配。方法二，外业检查点与内业检查点均已采集完成，但未进行内、外点信息关联匹配，采用全自动匹配方法，使外业检查点坐标与内业检查点信息紧密联系，随后进行检查点匹配情况的限差检查，对超限的点进行仔细核对，完全符合限差内后输出各种较差值计算、最小误差值、最大误差值、中误差计算、精度统计和检查报告。

1.2 系统功能设置

1.2.1 内业点手动采集

以人机交互半自动方式进行坐标半自动信息写入，通过研发程序在DWG图形上屏幕点选外业检测点和内业影像点位置，将外业检测点的X坐标、Y坐标信息自动记录到内业检测点的自定义注册扩展数据中，实现了检测点坐标值快速获取和存储，记录信息包含外业检测点的平面坐标和高程，由于内业检测点为CAD基本图元Point，本身具有坐标字段，如（10**9834.7013**84711.70010.0000），外业检测点 以 扩 展 数 据 记 录（-3（＂DOMJCD＂（1000.＂（**9834.7246**84711.70540.0000）＂）））），形成一组点对（组）。

1.2.2 检测坐标点对（组）全自动获取

为了解决前期工作，内、外业检测点点位已完成采集，但大量的坐标需要录入Excel表格，生成点对（组）坐标表缓慢的瓶颈问题，通过AutoLISP语言中SSGET函数，采用“W”参数方法、图层过滤条件等，以内业影像点为基点，根据自定义搜索半径，自动生成搜索范围、获取外业RTK检测点坐标信息，以扩展数据存储到内业影像检测点上，完成检测点对（组）匹配和信息记录。

检测坐标点对（组）全自动获取界面如图2所示。

图2 检测坐标点对（组）全自动获取界面

1.2.3 检测点检查

按照设计规范要求，检测点检查分析功能允许用户自定义限差大小、检查成果符号设置等参数，通过菜单或命令方式，实现对检查点对（组）的限差检查。在限差内的以绿色线连接内外业检查点，超出限差的以红色连线突出显示问题检查点，以高亮显示方式反馈给用户分析。检查连接线可以作为外业检测点和内业检测点的匹配情况有效的检查依据。

1.2.4 检测点精度统计报告输出

根据半自动和全自动检测点坐标值获取，并对检查点进行精度检查合格后，对1∶1 000 DOM进行生产精度统计分析并输出报告。按项目设计书DOM生产精度要求，地面分辨率为0.1 m，明显地物点对最近野外控制点位中误差不应大于0.6 m，实现一体化检测精度统计报告输出功能，一键式完成X坐标、Y坐标、斜距S较差值计算，完成检查点数、粗差个数、平面位置最大较差、平面位置最小较差、中误差等检测精度指标的计算、统计。系统提供按自定义范围统计单幅检测精度和按标准图幅号批量统计分析输出精度检测报告的功能，并自动以图幅名“xxx.txt”输出统计分析结果。

精度统计分析报告如图3所示。

图3 精度统计分析报告

2 DOM精度检测系统应用与实践

自主研发的DOM精度检测系统以插件形式内嵌到CAD软件菜单中。

系统功能菜单主界面如图4所示。

图4 系统功能菜单主界面

系统由半自动人机交互检测点采集、全自动检测点获取、限差检查、单幅精度统计输出、按图幅批量精度统计输出、系统参数设置等6个模块组成。经过项目生产中反复调试及验证，各项测试指标符合设计要求，可应用于项目生产。

以本文1∶1 000 DOM实际生产项目为例，如果采用传统的精度检测方法，根据实际工作中数据采集操作测试分析，每人每天工作8 h，约能够采集、记录2 800个坐标点对（组），完成5 600个点坐标数值的录入。项目中6 650个点对（组）检测采用传统方法至少需要2天才能完成，还未包括误差、精度计算、统计等。采用自主研发的软件系统后，该项工作只需要约49.0 s就可以完成。

3 结语

本文以1∶1 000数字正射影像图生产项目精度检测技术进行分析研究，对检查点对（组）的获取、匹配、存储进行技术攻关，以AutoLISP程序设计语言进行精度检测系统的研发，实现检测点精度统计自动化创新技术，突破了手动检测作业烦琐的技术瓶颈问题，在1∶1 000数字正射影图生产精度检测工作中广泛应用，提高了工作效率，减少了人力的投入，缩短了项目的生产周期，促进了项目完成与验收，也为今后数字正射影像图生产项目精度检测工作提供了技术参考。