航測數(shù)字地形圖中地貌數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制研究

摘 要：本文基于筆者多年從事航測數(shù)據(jù)處理的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以航測數(shù)字地形圖中數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查驗(yàn)收，質(zhì)量控制為研究對(duì)象，分析了檢查驗(yàn)收的步驟與重要環(huán)節(jié)，本文尤其著重論述了航測地貌數(shù)據(jù)的檢查內(nèi)容與方法，全文建立在筆者長期的工作體會(huì)的基礎(chǔ)上，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行有著一定的參考價(jià)值和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：航測 地貌數(shù)據(jù) 質(zhì)量控制 數(shù)據(jù)檢查

中圖分類號(hào)：P2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(2011)04(a)-0081-02

檢查驗(yàn)收是地形圖質(zhì)量控制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，經(jīng)過幾級(jí)驗(yàn)收無誤后，測繪成果方能轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)庫。目前航測生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)已在各省測繪大隊(duì)相繼建立，航測生產(chǎn)作業(yè)手段有了很大改進(jìn)，作業(yè)效率明顯提高，但與數(shù)字化生產(chǎn)相適應(yīng)的檢查手段、質(zhì)量評(píng)定機(jī)制還不夠完善，改革傳統(tǒng)的檢查方法已成為當(dāng)務(wù)之急。

1 檢查驗(yàn)收的基本過程

質(zhì)量檢查驗(yàn)收的基本過程如圖1所示。

作業(yè)員在作業(yè)過程把握好質(zhì)量是測繪產(chǎn)品質(zhì)量控制的關(guān)鍵，因此要求作業(yè)人員發(fā)揚(yáng)“真實(shí)、準(zhǔn)確、細(xì)致、及時(shí)”的業(yè)務(wù)作風(fēng)，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范、圖式以及有關(guān)技術(shù)規(guī)定，視地圖質(zhì)量為自己的生命。

《航空攝影測量成果成圖檢查驗(yàn)收規(guī)定》所制定的中隊(duì)、隊(duì)、大隊(duì)三級(jí)驗(yàn)收管理制度要求各級(jí)檢查驗(yàn)收人員做好作業(yè)前的計(jì)劃，檢查各種儀器設(shè)備規(guī)格、精度和資料的可靠程度，加強(qiáng)作業(yè)過程的全面跟蹤檢查。各級(jí)檢查中發(fā)現(xiàn)的問題作業(yè)員應(yīng)及時(shí)修改，成果經(jīng)檢查人員復(fù)查正確后方可交上級(jí)驗(yàn)收。

2 質(zhì)量檢查的現(xiàn)狀及不足

目前地形圖質(zhì)量檢查基本上沿襲了傳統(tǒng)的作業(yè)方式。各級(jí)檢查人員除了上儀器檢查定向精度和綜合取舍外，主要是對(duì)照紙圖檢查丟漏、工藝等，最后將檢查結(jié)果標(biāo)到紙圖上。

這種檢查方式打印成本較高，而且一旦噴墨繪圖儀出現(xiàn)問題檢查驗(yàn)收就無法進(jìn)行。對(duì)數(shù)字圖中的高程注記點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)，無論作業(yè)員還是各級(jí)檢查人員都要對(duì)著紙圖反復(fù)數(shù)上好幾遍，而且總難免疏漏。在高曲矛盾檢查和等高線屬性檢查中，大量的等高線要靠人工去檢查。這些檢查方法效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大。

由于我國數(shù)字地形圖的生產(chǎn)起步較晚，部分生產(chǎn)軟件還在發(fā)展完善過程中。由軟件本身不完善造成數(shù)據(jù)上的一些較為隱蔽性的問題往往更加難于發(fā)現(xiàn)。如我們在1：5萬地形圖的作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)ANAGRAF解析測圖儀采集的等高線高程經(jīng)常有土lm的跳值現(xiàn)象。這種問題是由采集軟件造成的，在現(xiàn)有的生產(chǎn)軟件中很難被發(fā)現(xiàn)。這就要求我們在完善各類生產(chǎn)軟件的同時(shí)，增強(qiáng)檢查軟件功能，從而提高作業(yè)效率、保證作業(yè)精度。

目前在質(zhì)量檢查方面研究院所和各測繪大隊(duì)都開展了一定的研究并取得了一定的成果，如用于制圖的對(duì)數(shù)據(jù)拓樸關(guān)系檢查的軟件。航測對(duì)矢量數(shù)據(jù)的檢查也有一定的進(jìn)展，廖昌軍等人對(duì)等高線屬性檢查提出了較好的算法。由于航測工序多，用于生產(chǎn)的軟件系統(tǒng)較多，數(shù)據(jù)格式較多且航測生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)拓樸關(guān)系尚未建立，因此難于用制圖的方式去檢查。當(dāng)前航測方面還沒有全面的行之有效的用于質(zhì)量檢查的軟件系統(tǒng)。檢查自動(dòng)化程度不高，對(duì)問題信息的反饋依賴于紙圖。檢查手段與依托網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字化生產(chǎn)的要求不相適應(yīng)。

3 航測地貌數(shù)據(jù)檢查內(nèi)容

3.1 航測地貌數(shù)據(jù)的表示

地貌作為地形圖的重要組成部分，是指地面的高低起伏和斜面的狀態(tài)，如高山、丘陵、平原、谷地等，不同的地貌對(duì)部隊(duì)行動(dòng)影響差別很大。目前生產(chǎn)的數(shù)字地形圖中，地貌的表示方式為等高線、高程注記點(diǎn)及部分用圖式符號(hào)來表示的地貌元素，如沖溝、陡石山、巖峰、沙丘、冰塔等。各單位生產(chǎn)作業(yè)過程基本相同，首先在解析測圖儀或攝影測量工作站上進(jìn)行內(nèi)定向、相對(duì)定向、絕對(duì)定向，然后通過人工方式采集等高線、高程注記點(diǎn)等地貌數(shù)據(jù)，再用各類編輯軟件進(jìn)行編輯，通過對(duì)等高線內(nèi)插、光滑等一系列操作生成完整的地貌數(shù)據(jù)。地貌的另一個(gè)重要表示方式為數(shù)字高程模型DEM。隨著信息處理技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字高程模型DEM有了很大的發(fā)展，并得到了廣泛應(yīng)用。目前各大隊(duì)生產(chǎn)和使用的主要是格網(wǎng)DEM，大部分由地圖掃描矢量化或解析測圖儀(攝影測量工作站)采集的等高線生成，也有部分利用解析測圖儀直接進(jìn)行采樣生成。

數(shù)字地面模型DTM是地面表面形態(tài)等多種信息的一個(gè)數(shù)字表示方法，定義在某一區(qū)域D上的m維向量有限序列

數(shù)字地面模型最初由美國麻省理工學(xué)院CharlesL .Mi ller教授提出來。DTM的理論與實(shí)踐山數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用三部分組成。從50年代末其概念形成起，經(jīng)過多年的發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用于各種工程線路設(shè)計(jì)和面積、體積、坡度的計(jì)算等。在測繪中被用于繪制等高線、坡度坡向圖、立體透視圖，正射影像圖制作與地形圖的修測等。作為各種GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，服務(wù)于日益增長的社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求，如為政府部門的土地現(xiàn)狀分析、城市規(guī)劃、改造等提供準(zhǔn)確、迅速、科學(xué)的決策依據(jù)。

DEM是表示區(qū)域。上地形的三維向量有限序列，它有多種表示形式，主要包括規(guī)則矩形格網(wǎng)(GRID)與不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)。格網(wǎng)DEM山一系列在X，Y方向上都是等間距排列的地形點(diǎn)的高程Z表示地形，任一點(diǎn)的平面坐標(biāo)可根據(jù)點(diǎn)在DEM中的行列號(hào)i，j及其它基本參數(shù)來確定：

其中為起始坐標(biāo)，DX，DY為格網(wǎng)在X，Y方向上的間距，NX，NY為格網(wǎng)的行列數(shù)。由于格網(wǎng)DEM存貯量小，便于使用和管理，因而被廣泛應(yīng)用。不足之處是難于表示地形結(jié)構(gòu)與細(xì)部，通常可采用附加地形特征數(shù)據(jù)來克服。TIN能夠較好地顧及地貌特征點(diǎn)、線，表示復(fù)雜地形表面比格網(wǎng)DEM精確，但其數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而管理與使用也較為復(fù)雜。為充分利用上述兩種形式DEM的優(yōu)點(diǎn)，德國Ebner教授等提出了Grid-TIN混合形式的DEM，即一般地區(qū)采用格網(wǎng)數(shù)據(jù)，沿地形特征則附加三角網(wǎng)數(shù)據(jù)。

3.2 航測地貌數(shù)據(jù)檢查系統(tǒng)的流程

從航測地貌數(shù)據(jù)的整個(gè)檢查過程說可將檢查分為過程檢查和成果檢查。過程檢查主要是指各級(jí)檢查人員在儀器上檢查定向精度、綜合取舍、地貌丟漏等情況，成果檢查包括所需的文件是否完整、成果編輯是否合理、接邊是否符合要求等。從檢查方式來分包括目視檢查和機(jī)器自動(dòng)檢查。航測地貌數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)基本流程如下(圖2)。

圖中形式檢查指檢查數(shù)據(jù)文件是否完整、格式是否正確、文件名是否與內(nèi)容一致。數(shù)據(jù)讀入時(shí)進(jìn)行形式檢查。

定向精度檢查主要檢查各類定向精度是否超限。當(dāng)定向精度文件保留的是定向點(diǎn)的像坐標(biāo)和高斯坐標(biāo)時(shí)，可重新進(jìn)行定向計(jì)算，然后顯示定向余差。

4 航測數(shù)字地形圖中地貌數(shù)據(jù)的檢查

航測數(shù)字地形圖中地貌數(shù)據(jù)檢查主要內(nèi)容有：

(1)各種原始數(shù)據(jù)的輸入是否正確。(2)相對(duì)定向、絕對(duì)定向的精度是否符合要求。(3)等高線的測繪精度是否在限差之內(nèi)，山形表示的綜合取舍是否恰當(dāng)；山頭、鞍部、凹坑是否丟漏。(4)高程注記是否與等高線矛盾，高程注記點(diǎn)數(shù)量是否符合要求。(5)水系與等高線是否矛盾。(6)立體觀察下判定地形要素的性質(zhì)、位置、范圍是否正確。其中水系與等高線關(guān)系在紙圖上和各種生產(chǎn)軟件中通過顯示很容易發(fā)現(xiàn)。

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