基于大比例尺地形图的1∶1...000_DOM数学精度检测_何杰.pdf

2023 年 2 月第 1 期城市勘测Urban Geotechnical Investigation SurveyingFeb2023No1引文格式:何杰，翟高鹏 基于大比例尺地形图的 1 10000 DOM 数学精度检测 J 城市勘测，2023(1):127129文章编号:16728262(2023)0112703中图分类号:P207文献标识码:B基于大比例尺地形图的 1 10000 DOM 数学精度检测何杰*，翟高鹏*收稿日期:20220308作者简介:何杰(1990)，男，硕士，工程师，主要从事测绘成果质量检查与验收工作。Email:809532962 qqcom(河北省测绘产品质量监督检验站，河北 石家庄050031)摘要:针对传统方法采用野外实地数据采集进行大规模数字正射影像数学精度检查工作量大、效率低、周期长的问题，结合雄安新区 1 10 000 DOM 数据的成果验收实例，充分利用现有的大比例尺地形图数据采集影像同名点，对1 10 000 DOM 数据进行数学精度检测。经野外实测数据进行统计分析和对比，结果表明该方法能够保证 DOM 数学精度检查的准确性，并且能够明显提升质检效率。关键词:数字正射影像图;大比例尺地形图;质量检查;数学精度1引言近年来，我国经济社会快速发展，各级政府、部门对航空摄影与遥感影像资料的需求越来越迫切。数字正射影像图(DOM)具有地物地貌表达形象直观、图像信息量大和地物信息表达清晰丰富等特点，使得 DOM在城市规划、土地调查和国民经济建设各领域的应用越来越广泛1。传统的 DOM 位置精度检查一般采用GPS 接收机或者全站仪进行检测点的外业数据采集进行数学精度的统计分析2，这种方式虽然精度高，检测成果可靠，采集效率低下3，在面对大批量的 DOM 成果检验时，还要保证检测点尽量分布均匀，需要投入大量的人员和仪器，导致检测周期较长。除了传统检查方式，DOM 位置精度检查还可以利用已有的数字线画图与正射影像进行矢栅叠加进行检查，或者采用基于参考影像的栅栅叠加进行检查，这两种方法均需要丰富的高精度参考数据。2DOM 质量检查依据现有国标和行业规范4，5，DOM 质量检查应包含的质量元素有:空间参考系、位置精度、逻辑一致性、时间精度、影像质量和附件质量。其中除了位置精度和影像精度需要人工辅助检查，其他质量元素均可通过程序实现自动检查，而平面位置精度的检查是DOM 质量检查的重点项目610。随着河北省数字城市建设、美丽乡村建设、重点区域开发(如雄安新区)等测绘项目的完成与数据更新，全省积累了大量的大比例尺地形图数据，其成果大多为无人机航测法配合全野外测图或者全野外测图制作而成，其数学精度明显高于 1 10 000 DOM 成果的精度要求，因此可从现势性较强的经验收合格的、精度可靠的大比例尺地形图中挑选合适的影像同名点用于1 10 000 DOM 成果的平面位置精度检测，可大大缩减野外采集检测点的时间，提高工作效率，降低成本。其检验流程如图 1 所示。图 1基于大比例尺地形图数据检测 DOM 数学精度流程(1)对于收集到的大比例尺地形图，首先确定其与 DOM 的平面坐标系统是否一致，否则需要对地形图数据进行坐标转换，保证所有数据都在同一个平面坐标系中。(2)数字测绘成果质量控制与检验综合服务系统由河北省测绘产品质量监督检验站基于 ArcGIS 开发平台和 Visual Studio 2010 开发工具采用 C#语言自主研发，该软件可实现 DOM 基本检查(空间参考系、分辨率、图幅范围等)、接边检查、影像质量检查、平面精度检查、元数据检查以及质量评价功能。其中平面精城市勘测2023 年 2 月度检查功能可以叠加 shp 格式文件和 DOM 数据进行人工交互式数学精度自动统计，并导出数学精度检测报告。(3)人机交互选择同名点的时候，应该避免影像投影差的影响，选择的明显特征点应尽量避免高层建筑。(4)在进行数学精度统计时，应确认参考的大比例尺地形图数据的数学精度。当大比例尺地形图数据的平面精度优于 DOM 数据时，宜采用高精度检测，中误差计算公式为:M=ni=12in(1)当大比例尺地形图数据与 DOM 数据的平面精度相当时，宜采用同精度检测，中误差计算公式为:M=ni=12i2n(2)式(1)、式(2)中，M 为成果中误差，i为同名点的较差，n 为检测点总数。3应用案例3.1项目概况以河北省利用航空摄影遥感资料制作 1 10 000比例尺数字正射影像图项目(雄安新区)质量检验为例，雄安新区全境西北较高，东南略低，海拔标高 7 m19 m，自然纵坡千分之一左右，为缓倾平原，地形开阔，植被覆盖率较低。村庄大多为 1 层2 层平房，城镇内有较多高楼，但不集中，分散于城镇各区域。1 10 000数字正射影像图的平面坐标系采用 2000 国家大地坐标系，投影方式为高斯克吕格投影，按 3分带，高程采用 1985 国家高程基准。该区域 1 10 000DOM 成果的中央子午线为 117，分辨率为 08 m。根据技术规范和设计书要求，1 10 000数字正射影像图的平面精度要求如表 1 所示。表 11 10 000 数字正射影像图平面精度要求地形类别平地、丘陵地山地、高山地平面中误差/m5075备注:特殊困难地区中误差可适当放宽 05 倍。3.2坐标转换收集 到 的 2021 年 度 更 新 的 雄 安 新 区 全 域1 770 km21 2 000比例尺地形图的平面坐标系统采用雄安城市坐标系，该坐标系采用 CGCS2000 椭球，投影方式为高斯克吕格投影，中央子午线为 1160000，投影面为参考椭球面，高程为 1985 国家高程基准。该地形图成果为 AutoCAD 2004 版本的*dwg 格式，地物点相对于邻近平面控制点的点位中误差 1 m。由于两种成果的坐标系不完全相同，需要将 1 2 000比例尺地形图的坐标系转换到 3分带的 2000 国家大地坐标系 117下，才能进行两种数据的套合分析。AutoCAD 软件虽然可以对 DWG 图形数据进行坐标数据的转换操作，但是它不适用于诸如高斯坐标换带等涉及缩放和旋转等多参数的不同坐标系之间的转换11，可采用市场上较为成熟的 FME Workbench 软件来进行批量转换12，也可采用 ArcGIS 软件 ArcToolBox中的投影和变换功能来实现13。为了满足工程需要，实现两种数据的同名点数学精度检测，快速实现地形图成果投影转换，可通过 ArcGIS软件将DWG 成果中的Polyline 图层导出为shp 文件，此时的线图层是没有投影参数信息的，需要选择 ArcTool-Box数据管理工具投影和变换定义投影，将 shp文件的坐标系统定义成 CGCS2000_3_Degree_GK_CM_116E，然后选择 ArcToolBox数据管理工具投影和变换要素投影，将输出坐标系设置成 CGCS2000_3_Degree_GK_CM_117E，即可完成大比例尺地形图数据的投影转换，实现两种数据的坐标系统一。3.3采集同名点采用“数字测绘成果质量控制与检验综合服务系统”，叠加大比例尺地形图数据导出的 shp 格式文件和数字正射影像进行人机交互式选择同名点，如图2 所示。图 2数字测绘成果质量控制与检验综合服务系统交互式选择同名点在采集同名点时，应注意以下几点:(1)检测点分布要合理:检测点的分布应该尽量均匀，保证每幅 1 10 000 DOM 范围内能采集到 20个50 个检测点。(2)检测点的点位要明显:平面位置检测点一般选择独立地物的拐点或者线状地物的交点上。821第 1 期何杰，翟高鹏.基于大比例尺地形图的 1 10000 DOM 数学精度检测3.4数学精度评定由于参考的大比例尺地形图数据平面位置精度明显优于 1 10 000 DOM 数据，因此在统计平面位置中误差的时候，应采用公式(1)进行高精度检测。为了验证大比例尺地形图数据检测 1 10 000DOM 数据平面位置精度的准确性，质检人员专门采用GPS 接收机野外采集到了检测点数据，并对抽样图幅进行了数学精度统计，其检测中误差如表 2 所示。由表可见，相比于 GPS 接收机野外采集检测点，其统计的检测中误差大小比较接近，该方法能够满足 DOM 成果平面精度质量检测的要求。表 21 10 000 DOM 数学精度检测统计样本序号大比例尺地形图数据检测中误差/m标准中误差/mGPS 接收机野外采点检测中误差/m1236502412315502763289502214403503155357503076298502587374503028321502139308502524结语本文通过利用 2021 年更新的雄安新区全域1 770 km21 2 000地形图成果提取检测点，对该区域9 幅 1 10 000 DOM 成果进行数学精度检测，仅花费3 个小时，而经全野外采集检测点对这批成果进行数学精度检测花费了 3 天时间(包含行车时间)，结果表明本文介绍的通过大比例尺地形图采集检测点对1 10 000 DOM 成果进行数学精度检测的方法，不仅能够保证精度检查的准确性，还能够提高质检效率，缩短检验周期。参考文献 1刘飞，冷向晴 正射影像 DOM 的生产与质量控制方法研究 J 测绘与空间地理信息，2020，43(4):202204+213 2陆玉祥，万晓莉，常岑等 车载移动测量系统在大比例尺地形图数学精度检测中的应用 J 测绘通报，2019(6):109111 3曹理想 基于倾斜摄影测量技术大比例尺地形图质量检验 J 城市勘测，2021(3):9598 4GB/T 183162008 数字测绘成果质量检查与验收 S 5CH/T 10272012 数字正射影像图质量检验技术规程 S 6梁菲 DOM 质量自动检查方法J 地理空间信息，2020，18(1):125127 7罗万波 基于 ArcGIS 的 DOM 质量检查技术研究 J 测绘与空间地理信息，2019，42(11):108110 8余咏胜，彭艳丽，高雅冰 基于 Python 的 DOM 质量检查技术研究 J 地理空间信息，2016，14(8):1416 9王伟丽，赵莎莎，刘军 正射影像 DOM 的生产与质量控制方法探讨 J 测绘技术装备，2021，23(3):3638 10 黄勇军，曹永桃，熊忠招 基于参考底图的大规模 DOM成果质量检查方法 J 资源环境与工程，2021，35(2):256259 11 吴铭杰 CAD 数据坐标转换方法的研究 J 江西测绘，2009(1):3437 12曾传俊，李连芳，褚睿涛 基于 FME 的 DWG 图像转换 J 测绘通报，2019(S2):275277 13 纪冬华，付超，牛海鹏 大比例尺地形图在 1 10 000DLG 数学精度检测中的应用J 现代测绘，2021，44(1):47491 10000 DOM Mathematical Precision Detection Basedon Large Scale Topographic MapHE Jie，ZHAI Gaopeng(Quality Supervision and Checking Station of Surveying and Mapping Products of Hebei Province，Shijiazhuang 050031，China)Abstract:Aiming at the problems of large scale digital orthophoto image mathematical accuracy checking with fielddata acquisition in traditional methods，such as heavy workload，low efficiency and long period，a method of making fulluse of existing large scale t