校园地形图测绘实践成果自动评分系统设计研究

摘要：CASS地形图测绘是测绘工程专业学生的必修课程和必备技能。为了高效、准确地对学生绘制的地形图的质量进行评价和打分，在利用VB程序对CAD二次开发的基础上，通过设置CASS标准参考地形图，比照学生绘制的地形图，对比两者间的实体编码匹配和坐标位置匹配的差异，结合各地物实体的分值分配规则，最终实现整幅地形图的自动评分。相较于传统的人工评分方法，自动评分系统在评分效率和准确性上具有一定的优势。研究成果对测绘专业课程教学和学生实践能力考核等工作具有一定的帮助。

关键词：地形图"二次开发"匹配性的差异"自动评分

中图分类号：TP311.1

Research"on"the"Design"of"Automatic"Scoring"System"for"Campus"Topographic"Mapping"Practice"Results

CHEN"Yuanfei"WU"Shiyan

College"of"Geography"and"Planning，"Chizhou"University，"Chizhou，nbsp;Anhui"Province，"247000"China

Abstract："CASS"topographic"mapping"is"a"compulsory"course"and"a"necessary"skill"for"students"majoring"in"Surveying"and"Mapping"Engineering."To"efficiently"and"accurately"evaluate"and"score"the"quality"of"the"topographic"map"drawn"by"the"students，"based"on"the"secondary"development"of"CAD"by"using"the"VB"program，"by"setting"the"CASS"standard"reference"topographic"map"and"comparing"with"the"topographic"map"drawn"by"the"students，"the"difference"in"entity"code"matching"and"coordinate"position"matching"between"the"two"are"compared."By"combining"the"score"allocation"rules"of"various"terrain"entities，"the"automatic"scoring"of"the"entire"topographic"map"is"ultimately"achieved."Compared"to"traditional"manual"scoring"methods，"automatic"scoring"methods"have"some"advantages"in"efficiency"and"accuracy."The"research"results"are"of"some"help"to"the"teaching"of"Surveying"and"Mapping"courses"and"students'"practical"ability"evaluation.

Key"Words："Topographic"mapping;"Secondary"development;"Differences"in"matching;"Automatic"scoring

地形图测绘是测绘工程专业学生的必修课程和必备技能。地形图测绘实践环节包括外业测量和内业绘图两部分，主要采用全站仪、RTK等仪器设备采集地物地貌特征点，通过内业南方CASS软件绘制成图，最终由指导教师对地形图质量做出评价和打分。这种直接由教师对学生的地形图测绘成果进行人工检查和目视评价的方式，一方面，需要大量的人工干预，增加教师在课程教学中的精力消耗；另一方面，目视评分的方式往往带有主观评价的影响因素，特别是针对绘制的位置与实际坐标位置的偏差问题，可能存在漏判误判。因此如何克服以上人工检查的缺点，提高CASS地形图质量评价的效率和评价结果的可靠性是一个需要解决的问题。

1"地形图评价方法

目前对于图形质量自动评价方法已有学者展开了研究，李传方等人[1]针对大比例尺地形图质量评分标准展开研究。张敏等人[2]提出了基于CASS编码匹配的地形图质量评价方法。刘少聪等人[3]利用Arcgis平台实现了河道地形图高程数据质量检测。唐宁等人[4]设计了基于检测算子的地形图内业质量检测系统，实现了地形图逻辑关系的自检功能。温玉维等人[5]设计了面向电力系统的地形图质检自动化方案。文政兵等人[6]提出了一种基于实景三维的地形图质量检验方法。

目前的地形图质量评价方法侧重于地形图生产应用中，主要采用二次开发手段对地形图中各个矢量数据之间的逻辑关系、拓扑关系等方面进行检查，难以检查出外业测量和内业绘图的点位精度。本文针对校园地形图实践中的地形图质量评价打分问题，通过VB编程语言对CAD进行二次开发，实现地形图自动评分，极大地提高了工作效率。

2"CASS地形图自动评分方法

2.1"整体思路

首先通过设置并读取标准地形图矢量信息数据，以它为基准，将地形图地物符号分为点状、线状、面状符号和图廓要素，分别计算各类实体在两幅地形图中的匹配情况。再利用各实体的匹配度信息，结合分配的分值，确定所有实体地物的应得分值，并对所有实体分值进行累计得到总分。

标准地形图数据也是以同样方式绘制的CASS地形图，其中各地物位置、属性等信息都是准确的。校园地形图测绘实践考核的考试区域一般经过了多年的地形图测绘教学应用，具有准确可靠的地形图历史数据，可以作为标准数据进行参照。

2.2"地物匹配方法

2.2.1"编码匹配

CASS标准地形图与评分地形图中地物实体的匹配计算是评分的关键。匹配的内容主要包括地物编码匹配和位置匹配。由于CASS软件中各地物都有其唯一的CASS编码，因此在地物类型匹配上十分方便。校园地形图中基本是常见的简单地物，地物类型较为单一，因此编码匹配时采用完全匹配的方法，只有当两实体编码完全一致时，才能进行下一步的位置匹配及分值计算。

2.2.2"位置匹配

位置匹配主要根据实体地物的坐标位置差异进行匹配度计算。地形图的地物符号一般可以分为点状、线状和面状符号，其位置匹配度计算方法也不同。

（1）点状符号。点状符号如校园内常见的井盖、路灯等，在CASS中点状符号一般为块体，只有一个块体的插入点。因此，通过对比块体插入点的坐标，直接计算两坐标之间的距离Δd，再利用距离Δd计算该点位置匹配度。以路灯为例，设标准图和评分图中路灯坐标分别为（x1，y1）（x2，y2），因此可以通过以下公式计算得到距离和匹配度。

式（1）、式（2）中：Δd为标准图和评分图中该点状地物坐标的平面距离；ppd为该点状符号的位置匹配度，其值在0～1之间；md、nd为地物点位置匹配上下阈值。

（2）线状符号。线状符号主要有道路、河流、池塘、建筑等的边线，在校园地形图中较为常见。线状符号的位置匹配计算，主要考虑线路整体的偏差距离。以小路为例，将标准图和评分图中小路在同一坐标系下的位置偏差如图2所示。

首先将标准线条以一定的间距离散处理，以散点替代线条。再对应计算各散点与实测线条之间的最小距离Δd，从而采用公式（2）计算所有离散点的点位匹配度，并将所有散点的平均匹配度作为该线条的整体匹配度。对于等高线线条的匹配，在编码相同的前提下，还应该对线条高程数据值进行匹配，之后才能对位置的匹配度进行计算。

（3）面状符号。在校园地形图测绘中，面状符号地物主要为苗圃，花园等地块。在CASS中，面状地物符号由两个部分组成，分别是地块的边界骨架线条和地块的填充符号。在编码已经匹配的前提下，填充符号类型也一定是匹配的，因此只需要利用线状符号匹配度计算原理，计算边界线条的编码和位置匹配情况即可。

（4）图廓边框。地形图图廓边框的美观性评价主要包括边框大小和角点位置两项。通过特定编码识别并提取边框各角点坐标，在图幅长度和宽度匹配情况下，根据边界角点坐标误差，计算图幅边框位置匹配度。

2.3"分值分配与计算

2.3.1"分值分配

地形图中各类地物分值的分配方式应当依据地形图的具体特征来确定。根据地形图中基本要素类别和数量，按一定的分值比例进行个性化设置。以满分100分计算，本例中设置图廓边框要素5分，文字注记5分，独立地物20分，线状地物60分，等高线10分。分值会根据点状地物的总数和线状地物的总长度加权分配到各个具体地物中，结合该地物的得分比例计算出该地物的应得分值。

2.3.2"得分计算

地物得分应当根据地物的分配分值和得分比例进行计算，而得分比例与地物匹配度直接相关。采用公式（3）计算方法计算各地物的得分比例。最终采用公式（4）根据各地形图实体对象的应得分值累加计算得到整体地形图得分。

式（3）、式（4）中：：F为整个地形图的评分分值；Fi为地物i的分配分值；dfi为实体对象i的得分比例；ppd为某地物与标准图中地物的位置匹配度；maxp和minp分别为设定的匹配度上下阈值，n为标准图中的实体个数。

3"校园地形图测绘案例应用

以某校地形图测绘课程实践考核案例为例，共有4个小组参加本次考核，第5小组是已有的该测区标准地形图。测区内包含了点状地物（井盖、路灯、图根点、文字注记等）、线状地物（道路边线、地块边界线、建筑物、等高线等）、图廓边框信息等。系统界面如图3所示。

系统首先通过对CASS地形图矢量信息数据进行提取，进而依据矢量数据的评分规则一一进行地形图评分。并将评分结果进行输出，可视化输出结果如图4所示。由于第5组为标准图参加的评分，因此评分结果为满分100分，也验证了程序评分结果的可靠性。整个案例运行时间约20"s，极大地提高了评阅的效率。

4"结语

校园地形图测绘成果质量评分是检测学生测绘基本技能的重要工作。针对人工目视评价方法的不足，采用VB程序设计对CAD进行二次开发的方法，对比编码匹配和位置匹配情况，自动进行地形图分值。通过实际应用，验证了该方法的可靠性，为课程自动化考核方法的探索提供了可行思路。

参考文献

[1]李传方，邹秀琼，张伟，等.地形图质量评分标准的研究[J].地理空间信息，2018（4）：87-88.

[2]张敏，郑哲，林君强.基于CASS编码匹配的地形图质量评定方法[J].宁德师范学院学报（自然科学版），2020，32（2）：156-163.

[3]刘少聪，陈细润，胡创.基于ArcGIS的河道地形图高程数据质量检查[J].水利水电快报，2020，41（10）：15-18.

[4]唐宁，李冲，李运健.基于检查算子地形图内业质量检查系统的实现[J].测绘与空间地理信息，2021，44（9）：161-164.

[5]温玉维，曾德培，邓长勇.面向电力设计的地形图质检自动化方案设计[J].电力勘测设计，2022（7）：42-44，80.

[6]文政兵，李冰峰.基于实景三维模型的地形图质量检验方法[J].测绘通报，2023（8）：167-171，177.