基于參考底圖的大規(guī)模DOM成果質(zhì)量檢查方法

黃勇軍，曹永桃，熊忠招

(湖北省國土測繪院,湖北 武漢 430010)

數(shù)字正射影像圖(DOM)作為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)之一,是構(gòu)建空間數(shù)據(jù)框架的重要組成基礎(chǔ),也是測繪遙感應(yīng)用領(lǐng)域中的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。DOM是否可靠直接影響了應(yīng)用結(jié)果的準(zhǔn)確性[1]。為滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)勘界需要,制作了覆蓋某省全域范圍的1∶10 000比例尺的高分辨率、高精度、高現(xiàn)勢性的遙感數(shù)字正射影像用于界線勘定(以下簡稱勘界DOM)。為確保DOM成果質(zhì)量符合要求,生產(chǎn)單位需要對其進行質(zhì)量檢查。

1 DOM質(zhì)量檢查內(nèi)容

根據(jù)技術(shù)要求,數(shù)字正射影像圖(DOM)檢查的質(zhì)量元素有：空間參考系、位置精度、邏輯一致性、時間準(zhǔn)確度、影像質(zhì)量、元數(shù)據(jù)質(zhì)量、表征質(zhì)量、附件質(zhì)量等[2]。

這幾項檢查中,重點是位置精度檢查和影像質(zhì)量檢查,其余檢查項可以通過內(nèi)業(yè)核查分析成果資料進行檢查,比較容易實現(xiàn)。

2 位置精度檢查

2.1 位置精度檢查基本思路

位置精度檢查是對DOM的圖面精度進行檢查,可以通過比較外業(yè)測定明顯地物點坐標(biāo)與影像上對應(yīng)點坐標(biāo)的方式檢查,也可以利用已有的數(shù)字線劃圖與正射影像進行矢柵疊加的方式檢查,在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)比較豐富的前提下一般選擇后一種方式[3]。

通過外業(yè)測定明顯地物點坐標(biāo)與影像上對應(yīng)點坐標(biāo)進行比較的方式檢查,即野外實地檢測,這種方法精度最高,但耗時也最長,對于大面積的DOM尤其是全省范圍DOM來講,這種方法是不可取的。利用已有的數(shù)字線劃圖與正射影像進行矢柵疊加的方式檢查,這種方法省時省力,但對于該項目來講,因缺少足夠的數(shù)字矢量圖,也不適宜采取該方法。

鑒于第三次國土調(diào)查有省域范圍的DOM數(shù)據(jù)(以下簡稱三調(diào)DOM),其空間參考系、比例尺、分辨率等技術(shù)要求與勘界DOM一致,可以嘗試采用三調(diào)DOM作為參考底圖對勘界DOM進行質(zhì)量檢查。三調(diào)DOM數(shù)據(jù)質(zhì)量已經(jīng)通過權(quán)威質(zhì)檢部門的驗收,其質(zhì)量合格,作為參考底圖用于質(zhì)量檢查是可行的。三調(diào)DOM數(shù)據(jù)與勘界DOM成果的區(qū)別在于影像的現(xiàn)勢性,隨著時間的推移,三調(diào)DOM現(xiàn)勢性逐漸喪失,但這并不影響將其作為參照底圖用于質(zhì)量檢查。

基本思路是:在ArcGIS中打開勘界DOM數(shù)據(jù),疊加三調(diào)DOM,在疊加影像上選取同名點,分別提取同名點坐標(biāo)(或經(jīng)緯度),用坐標(biāo)計算兩點的平面位置差△S,工作流程見圖1。也可以直接在圖上量取同名點的間距,但還是建議采用提取坐標(biāo)(或經(jīng)緯度)的方法,用EXCEL表格編制公式計算間距△S(表1),這樣做的好處是可以保留坐標(biāo)信息,方便后續(xù)復(fù)查時能迅速查找到該位置。

表1 同名點間距計算表Table 1 Table of distance between points of the same name

圖1 平面精度檢查流程圖Fig.1 Flow chart of plane accuracy inspection

2.2 位置精度檢查實施

位置精度檢查的基本思路確定了,接下來就是全面實施檢查。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求,野外檢查可采取抽樣檢查,要確保樣本量不低于規(guī)定要求[4]。通過抽樣最終確定樣本有數(shù)百幅(1∶10 000比例尺標(biāo)準(zhǔn)分幅),樣本要覆蓋全省范圍且分布平均,以便能真實地反映成果位置精度情況。

根據(jù)技術(shù)要求，每幅圖要統(tǒng)計一定數(shù)量的同名點間距△S(示例見圖2),每幅圖的檢測點數(shù)量視具體情況而定,一般不少于20個點[5]。由于樣本數(shù)量比較大,需要的同名點數(shù)量多,為減輕工作量可借助軟件程序選取同名點,同時輔以人工操作,對部分程序選取不符合要求的同名點,由人工處理,這需要耗費一定的時間。坐標(biāo)提取可全部由程序完成,自動生成計算表格。為減少采點誤差,同名點要選擇明顯的道路交叉或拐角等,山區(qū)影像可供選擇的地物很少,選擇同名點相對困難,可選取影像上的細(xì)小地物等相對明顯的點。

圖2 位于不同影像上的同名點Fig.2 A point of the same name on a different image

關(guān)于同名點的數(shù)量,平地和山地應(yīng)區(qū)別對待,山區(qū)應(yīng)適當(dāng)增多,以增加檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性。按前述方法計算同名點間距,評定每幅圖(樣本)的平面精度。這里采用同精度檢測計算中誤差,是因為作為參考底圖的三調(diào)DOM的精度指標(biāo)與勘界DOM一致,符合同精度檢測要求;如果采用儀器在野外實地檢測,則屬于高精度檢測,方法不同,計算公式也不同。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范,DOM平面精度要求見表2。

表2 1∶10 000 DOM平面精度要求[5]Table 2 1∶10 000 DOM plane accuracy requirements

按上述兩種地形統(tǒng)計精度,事先將每幅圖按實際地形分布情況定為平地(丘陵地)、山地(高山地),按各自不同標(biāo)準(zhǔn)分別評定圖幅平面精度。單個同名點間距超過兩倍中誤差視為粗差,當(dāng)一幅圖的粗差率超過5%時,該圖判為平面精度不合格[6],不必再進行中誤差評定,因此粗差率不超過5%是先決條件。其它質(zhì)量評定要求和方法可以參閱相關(guān)測繪成果質(zhì)量檢查驗收的規(guī)定。

3 影像質(zhì)量檢查

在ArcGIS中參照三調(diào)底圖采用目視卷簾方式對勘界DOM影像質(zhì)量進行檢查(圖3),主要檢查內(nèi)容包括：①檢查勘界DOM影像與三調(diào)底圖是否有偏移、套合不好的情況等;②檢查影像是否連續(xù)完整、清晰易讀、反差適中和色調(diào)均勻,檢查有無重影、模糊或紋理斷裂等質(zhì)量缺陷;③檢查影像上的地物地貌是否保持真實,有無扭曲、噪聲、云影等缺陷;④檢查有無接邊明顯誤差。根據(jù)當(dāng)前數(shù)字正射影像制作工藝,先分為區(qū)塊制作,然后裁切為圖幅,因此不存在圖幅間接邊,只存在區(qū)塊之間的接邊。接邊主要檢查相鄰區(qū)域接邊處影像色調(diào)和地物陰影是否一致,做到無縫拼接[7]。目視卷簾檢查為人工方式,因此在檢查時需要耐心仔細(xì),事先規(guī)劃好檢查路線,做到不重不漏。

圖3 目視卷簾法檢查Fig.3 Visual shutter inspection

根據(jù)位置精度檢查和影像質(zhì)量檢查結(jié)果,結(jié)合其它質(zhì)量元素檢查結(jié)果就可以對整個成果質(zhì)量作出評定。

4 位置精度檢查效果驗證

為驗證檢查效果是否達(dá)到要求,利用收集到的部分高精度大比例尺數(shù)字矢量圖(如1∶500、1∶1 000比例尺數(shù)字線劃圖等)對勘界DOM、三調(diào)DOM進行精度驗證,方法與前面精度檢查類似,也是分平地(丘陵地)、山地(高山地)兩種地形類別進行統(tǒng)計。結(jié)合現(xiàn)有線劃圖資料區(qū)域分布情況,在全省范圍內(nèi)采集了部分同名數(shù)據(jù)進行精度驗證,結(jié)果見表3、表4。

表3、表4驗證數(shù)據(jù)顯示,中誤差均符合要求。以上驗證方法雖有一定的局限性,但驗證結(jié)果有效說明方法是正確的,表明用三調(diào)底圖對勘界DOM成果進行位置精度檢查是可行的。

表3 位置精度驗證表(平地、丘陵)Table 3 Verification table of position accuracy(Plain and hill)

表4 位置精度驗證表(山區(qū)、高山地)Table 4 Verification table of position accuracy (Mountainous region and high mountain)

5 結(jié)語

對大規(guī)模DOM成果進行全面質(zhì)量檢查一直以來都是難題,怎樣能又快又好地進行該項工作是大家在積極思考的課題。在當(dāng)前技術(shù)條件下,可以因地制宜,根據(jù)項目所具備的條件綜合施策,制定個性化質(zhì)量檢查方案。本文介紹的采用參考底圖比對的方法對省域DOM進行質(zhì)量檢查,收到了良好效果,節(jié)省了大量人力和時間可推廣借鑒。