黄勇军，曹永桃，熊忠招

(湖北省国土测绘院,湖北 武汉 430010)

数字正射影像图(DOM)作为基础地理信息数据之一,是构建空间数据框架的重要组成基础,也是测绘遥感应用领域中的重要基础数据源。DOM是否可靠直接影响了应用结果的准确性[1]。为满足乡镇勘界需要,制作了覆盖某省全域范围的1∶10 000比例尺的高分辨率、高精度、高现势性的遥感数字正射影像用于界线勘定(以下简称勘界DOM)。为确保DOM成果质量符合要求,生产单位需要对其进行质量检查。

1 DOM质量检查内容

根据技术要求,数字正射影像图(DOM)检查的质量元素有：空间参考系、位置精度、逻辑一致性、时间准确度、影像质量、元数据质量、表征质量、附件质量等[2]。

这几项检查中,重点是位置精度检查和影像质量检查,其余检查项可以通过内业核查分析成果资料进行检查,比较容易实现。

2 位置精度检查

2.1 位置精度检查基本思路

位置精度检查是对DOM的图面精度进行检查,可以通过比较外业测定明显地物点坐标与影像上对应点坐标的方式检查,也可以利用已有的数字线划图与正射影像进行矢栅叠加的方式检查,在基础地理信息数据比较丰富的前提下一般选择后一种方式[3]。

通过外业测定明显地物点坐标与影像上对应点坐标进行比较的方式检查,即野外实地检测,这种方法精度最高,但耗时也最长,对于大面积的DOM尤其是全省范围DOM来讲,这种方法是不可取的。利用已有的数字线划图与正射影像进行矢栅叠加的方式检查,这种方法省时省力,但对于该项目来讲,因缺少足够的数字矢量图,也不适宜采取该方法。

鉴于第三次国土调查有省域范围的DOM数据(以下简称三调DOM),其空间参考系、比例尺、分辨率等技术要求与勘界DOM一致,可以尝试采用三调DOM作为参考底图对勘界DOM进行质量检查。三调DOM数据质量已经通过权威质检部门的验收,其质量合格,作为参考底图用于质量检查是可行的。三调DOM数据与勘界DOM成果的区别在于影像的现势性,随着时间的推移,三调DOM现势性逐渐丧失,但这并不影响将其作为参照底图用于质量检查。

基本思路是:在ArcGIS中打开勘界DOM数据,叠加三调DOM,在叠加影像上选取同名点,分别提取同名点坐标(或经纬度),用坐标计算两点的平面位置差△S,工作流程见图1。也可以直接在图上量取同名点的间距,但还是建议采用提取坐标(或经纬度)的方法,用EXCEL表格编制公式计算间距△S(表1),这样做的好处是可以保留坐标信息,方便后续复查时能迅速查找到该位置。

表1 同名点间距计算表Table 1 Table of distance between points of the same name

图1 平面精度检查流程图Fig.1 Flow chart of plane accuracy inspection

2.2 位置精度检查实施

位置精度检查的基本思路确定了,接下来就是全面实施检查。根据相关规范要求,野外检查可采取抽样检查,要确保样本量不低于规定要求[4]。通过抽样最终确定样本有数百幅(1∶10 000比例尺标准分幅),样本要覆盖全省范围且分布平均,以便能真实地反映成果位置精度情况。

根据技术要求，每幅图要统计一定数量的同名点间距△S(示例见图2),每幅图的检测点数量视具体情况而定,一般不少于20个点[5]。由于样本数量比较大,需要的同名点数量多,为减轻工作量可借助软件程序选取同名点,同时辅以人工操作,对部分程序选取不符合要求的同名点,由人工处理,这需要耗费一定的时间。坐标提取可全部由程序完成,自动生成计算表格。为减少采点误差,同名点要选择明显的道路交叉或拐角等,山区影像可供选择的地物很少,选择同名点相对困难,可选取影像上的细小地物等相对明显的点。

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

关于同名点的数量,平地和山地应区别对待,山区应适当增多,以增加检查结果的准确性。按前述方法计算同名点间距,评定每幅图(样本)的平面精度。这里采用同精度检测计算中误差,是因为作为参考底图的三调DOM的精度指标与勘界DOM一致,符合同精度检测要求;如果采用仪器在野外实地检测,则属于高精度检测,方法不同,计算公式也不同。

根据相关规范,DOM平面精度要求见表2。

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

按上述两种地形统计精度,事先将每幅图按实际地形分布情况定为平地(丘陵地)、山地(高山地),按各自不同标准分别评定图幅平面精度。单个同名点间距超过两倍中误差视为粗差,当一幅图的粗差率超过5%时,该图判为平面精度不合格[6],不必再进行中误差评定,因此粗差率不超过5%是先决条件。其它质量评定要求和方法可以参阅相关测绘成果质量检查验收的规定。

3 影像质量检查

在ArcGIS中参照三调底图采用目视卷帘方式对勘界DOM影像质量进行检查(图3),主要检查内容包括：①检查勘界DOM影像与三调底图是否有偏移、套合不好的情况等;②检查影像是否连续完整、清晰易读、反差适中和色调均匀,检查有无重影、模糊或纹理断裂等质量缺陷;③检查影像上的地物地貌是否保持真实,有无扭曲、噪声、云影等缺陷;④检查有无接边明显误差。根据当前数字正射影像制作工艺,先分为区块制作,然后裁切为图幅,因此不存在图幅间接边,只存在区块之间的接边。接边主要检查相邻区域接边处影像色调和地物阴影是否一致,做到无缝拼接[7]。目视卷帘检查为人工方式,因此在检查时需要耐心仔细,事先规划好检查路线,做到不重不漏。

图3 目视卷帘法检查Fig.3 Visual shutter inspection

根据位置精度检查和影像质量检查结果,结合其它质量元素检查结果就可以对整个成果质量作出评定。

4 位置精度检查效果验证

为验证检查效果是否达到要求,利用收集到的部分高精度大比例尺数字矢量图(如1∶500、1∶1 000比例尺数字线划图等)对勘界DOM、三调DOM进行精度验证,方法与前面精度检查类似,也是分平地(丘陵地)、山地(高山地)两种地形类别进行统计。结合现有线划图资料区域分布情况,在全省范围内采集了部分同名数据进行精度验证,结果见表3、表4。

表3、表4验证数据显示,中误差均符合要求。以上验证方法虽有一定的局限性,但验证结果有效说明方法是正确的,表明用三调底图对勘界DOM成果进行位置精度检查是可行的。

表3 位置精度验证表(平地、丘陵)Table 3 Verification table of position accuracy(Plain and hill)

表4 位置精度验证表(山区、高山地)Table 4 Verification table of position accuracy (Mountainous region and high mountain)

5 结语

对大规模DOM成果进行全面质量检查一直以来都是难题,怎样能又快又好地进行该项工作是大家在积极思考的课题。在当前技术条件下,可以因地制宜,根据项目所具备的条件综合施策,制定个性化质量检查方案。本文介绍的采用参考底图比对的方法对省域DOM进行质量检查,收到了良好效果,节省了大量人力和时间可推广借鉴。