地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 快速檢測(cè)解決方案研究

胡瑞生，楊華先，黃海英，曹 俊,魯欣宇

（1. 湖北省測(cè)繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，湖北 武漢 430074；2. 河南省遙感測(cè)繪院，河南 鄭州 450000）

按照國(guó)務(wù)院辦公廳地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作常態(tài)化的要求，自2015年全國(guó)第一次地理國(guó)情普查以來(lái)，全國(guó)自然資源部門(mén)已連續(xù)多年開(kāi)展基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)。并且地理國(guó)情信息產(chǎn)品在“多規(guī)合一”、城市規(guī)劃實(shí)施監(jiān)管、環(huán)境保護(hù)與治理、自然資源管理、國(guó)土空間用途管制及生態(tài)保護(hù)修復(fù)等多個(gè)方面得到應(yīng)用，在我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)揮了不可或缺的作用[1-2]。隨著應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大、應(yīng)用層級(jí)的進(jìn)一步提升，地理國(guó)情信息產(chǎn)品的高質(zhì)量穩(wěn)定可靠快速檢查驗(yàn)收的需求也日益緊迫，而地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 作為地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中主要的數(shù)據(jù)源，同時(shí)也是監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)的重要組成部分，地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 產(chǎn)品的順利驗(yàn)收更是地表覆蓋分類數(shù)據(jù)變化采集、地理國(guó)情要素?cái)?shù)據(jù)變化采集、外業(yè)調(diào)查與核查及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)編輯的前提。

1 地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM檢測(cè)現(xiàn)狀

1.1 檢測(cè)內(nèi)容

DOM 產(chǎn)品的檢查內(nèi)容包括空間參考系、位置精度、影像接邊、邏輯一致性、時(shí)間精度、影像質(zhì)量、表征質(zhì)量、整飾質(zhì)量；而針對(duì)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 產(chǎn)品，需要重點(diǎn)檢查的是影像質(zhì)量、幾何精度、分幅正射影像數(shù)據(jù)之間的接邊和分景糾正數(shù)據(jù)之間的接邊情況[3-4]。

1.2 檢查方法

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 產(chǎn)品的檢查質(zhì)量元素中，位置精度也就是平面位置精度檢測(cè)是最耗時(shí)、工作量最大的，每個(gè)樣本圖幅需選用20～50 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，采用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）測(cè)量法或極坐標(biāo)法野外實(shí)測(cè)采集檢測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)后，利用采集的平面檢測(cè)點(diǎn)與成果中同名點(diǎn)位置比較，計(jì)算出地物點(diǎn)平面位置中誤差[3]。

1.3 當(dāng)前面臨主要問(wèn)題

湖北省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 產(chǎn)品覆蓋范圍是湖北省行政轄區(qū)內(nèi)的國(guó)土范圍，面積約18.59 km2，共下轄39 個(gè)市轄區(qū)、24 個(gè)縣級(jí)市、37 個(gè)縣、2 個(gè)自治縣和1個(gè)林區(qū)，共計(jì)103個(gè)縣級(jí)行政區(qū)[5]，在確定檢查驗(yàn)收樣本時(shí)，無(wú)論以測(cè)區(qū)為單位，還是以景或幅為單位，檢測(cè)任務(wù)都很艱巨。以2019 年基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 產(chǎn)品驗(yàn)收為例，批量為1 426 景，驗(yàn)收樣本為112景，驗(yàn)收時(shí)間為2019-08-26～2019-09-30，共一個(gè)月左右時(shí)間。每景影像外業(yè)采集25 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)[3]，整個(gè)外業(yè)檢測(cè)點(diǎn)共需采集約3 000 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，除去內(nèi)業(yè)上圖比對(duì)等環(huán)節(jié)的時(shí)間，外業(yè)檢測(cè)點(diǎn)采集的時(shí)間大約20個(gè)工作日，（每天須采集約150個(gè)外業(yè)檢測(cè)點(diǎn)），這對(duì)檢驗(yàn)人員而言，任務(wù)量是非常巨大的。

DOM成果必須經(jīng)過(guò)位置精度等質(zhì)量檢查，由湖北省測(cè)繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站驗(yàn)收合格后才能用于國(guó)情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)生產(chǎn)[6]，因此DOM遙感影像生產(chǎn)及檢查驗(yàn)收工作的順利完成，是開(kāi)展地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、建庫(kù)和統(tǒng)計(jì)分析等業(yè)務(wù)的前提。自2015-06-30 為統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)的全國(guó)地理國(guó)情普查工作開(kāi)展以來(lái)，每年積累的大量影像控制點(diǎn)及檢測(cè)點(diǎn)，這些影像控制點(diǎn)及檢測(cè)點(diǎn)存在采集標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、成果格式不統(tǒng)一、管理不規(guī)范、后期重復(fù)利用難的問(wèn)題。針對(duì)往年地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM生產(chǎn)及檢查驗(yàn)收過(guò)程中積累下來(lái)的影像控制點(diǎn)與檢測(cè)點(diǎn)，如何將這些數(shù)據(jù)規(guī)范化整理、成果轉(zhuǎn)換，并且新增的影像控制點(diǎn)與檢測(cè)點(diǎn)，做到標(biāo)準(zhǔn)化采集、入庫(kù)、管理等，使其滿足地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 的快速檢驗(yàn)工作，是當(dāng)前亟待解決的主要問(wèn)題。

2 地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM快速檢測(cè)流程

對(duì)全國(guó)地理國(guó)情普查DOM 成果檢查驗(yàn)收，及歷年全國(guó)基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 成果檢查驗(yàn)收過(guò)程積累的影像控制點(diǎn)與檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行整理，按照點(diǎn)的類型分類編碼、成果轉(zhuǎn)換，規(guī)范入庫(kù)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一提供出口；對(duì)新增的檢測(cè)點(diǎn)，從采集端即做好標(biāo)準(zhǔn)制定、規(guī)范采集，并按照類型分類編碼、規(guī)范入庫(kù)，統(tǒng)一管理、統(tǒng)一提供使用，實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)過(guò)程的全標(biāo)準(zhǔn)化、全流程化管理。減少檢測(cè)點(diǎn)的外業(yè)重復(fù)采集工作，可在較短時(shí)間內(nèi)完成湖北省基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM的檢查驗(yàn)收工作，如圖1所示。

圖1 DOM快速檢測(cè)解決方案

2.1 定制標(biāo)準(zhǔn)

檢測(cè)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)包括檢測(cè)點(diǎn)采集標(biāo)準(zhǔn)、成果格式標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)業(yè)匹配情況采集標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)點(diǎn)點(diǎn)之記規(guī)范等。

2.1.1 采集標(biāo)準(zhǔn)

采集標(biāo)準(zhǔn)包括檢測(cè)點(diǎn)的編碼規(guī)則、地理位置描述、項(xiàng)目名稱、采集時(shí)間、點(diǎn)位實(shí)地照片拍攝規(guī)范、成果適用類型等。

2.1.2 成果格式標(biāo)準(zhǔn)

成果格式標(biāo)準(zhǔn)包括檢測(cè)點(diǎn)的成果格式、坐標(biāo)基準(zhǔn)、投影方式、高程基準(zhǔn)等。

2.1.3 內(nèi)業(yè)匹配情況標(biāo)準(zhǔn)

內(nèi)業(yè)匹配情況標(biāo)準(zhǔn)括內(nèi)業(yè)整理的整個(gè)流程，待檢影像通過(guò)質(zhì)檢軟件與檢測(cè)數(shù)據(jù)套合，人機(jī)交互檢查或程序自動(dòng)匹配情況及圖上位置與實(shí)測(cè)地物點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2.1.4 樣本點(diǎn)點(diǎn)之記規(guī)范

樣本點(diǎn)點(diǎn)之記規(guī)范規(guī)定了制作點(diǎn)之記的相關(guān)信息，包括采集者、采集單位、地理位置、交通概況、點(diǎn)名、點(diǎn)號(hào)、現(xiàn)場(chǎng)照片、采集單位、檢測(cè)點(diǎn)類型等信息[7-8]。

2.2 檢測(cè)點(diǎn)采集

采用DOM 檢測(cè)點(diǎn)手持移動(dòng)端采集系統(tǒng)，采集檢測(cè)點(diǎn)外業(yè)照片，獲取檢測(cè)點(diǎn)概略經(jīng)緯度坐標(biāo)；采集現(xiàn)場(chǎng)由采集人員統(tǒng)一規(guī)則編碼，并簡(jiǎn)要描述地理位置、檢測(cè)點(diǎn)類型、地物類型等信息，如圖2 所示。

圖2 地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)

2.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)用于任意坐標(biāo)系統(tǒng)的平面坐標(biāo)、大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到CGCS2000 坐標(biāo)系下大地坐標(biāo)值，CGCS2000 坐標(biāo)系下平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)橢球坐標(biāo)，CGCS2000橢球坐標(biāo)轉(zhuǎn)平面坐標(biāo)等，滿足檢測(cè)樣本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和利用需求。

2.4 檢測(cè)點(diǎn)樣本數(shù)據(jù)庫(kù)

采用可支持地理信息數(shù)據(jù)查詢分析操作能力的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，文件型數(shù)據(jù)（如地面照片、套合截圖等）按一定的文件目錄組織方式存儲(chǔ)。檢測(cè)樣本數(shù)據(jù)按可檢驗(yàn)產(chǎn)品類型，分別存儲(chǔ)在不同的矢量數(shù)據(jù)表中，并在空間數(shù)據(jù)實(shí)體字段記錄空間要素坐標(biāo)值，以便于使用空間數(shù)據(jù)庫(kù)的空間分析功能。

2.5 成果提供

在執(zhí)行湖北省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 產(chǎn)品檢查驗(yàn)收時(shí)，首先利用空間分析查詢檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的檢測(cè)點(diǎn)資源，是否能滿足送檢項(xiàng)目的檢驗(yàn)需求，當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)樣本量不足時(shí)，再去實(shí)地采集新的檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，待項(xiàng)目完成后同步完成檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新工作。

2.6 更新機(jī)制

DOM檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)主要服務(wù)于基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 產(chǎn)品的檢查驗(yàn)收工作，在服務(wù)好全國(guó)基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)檢查驗(yàn)收工作的同時(shí)，做好影像控制點(diǎn)與檢測(cè)點(diǎn)的整理與建庫(kù)工作。并結(jié)合基礎(chǔ)測(cè)繪、測(cè)繪成果質(zhì)量“雙隨機(jī)一公開(kāi)”監(jiān)督檢查、測(cè)繪成果委托驗(yàn)收及全國(guó)第三次土地調(diào)查等工作，對(duì)新增檢測(cè)點(diǎn)，做好統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化采集、成果整理、入庫(kù)管理等工作，同時(shí)也可根據(jù)國(guó)家重大項(xiàng)目及國(guó)情、省情、市情的需要，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行不定期的更新。

3 地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM檢測(cè)點(diǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

1）檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。支持檢測(cè)點(diǎn)大地坐標(biāo)、平面坐標(biāo)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)錄入、更新、疊加專題底圖可視化顯示、按空間范圍及屬性查詢、查詢結(jié)果導(dǎo)出、統(tǒng)計(jì)分析等功能。

2）檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)生成子系統(tǒng)：檢測(cè)樣本數(shù)據(jù)疊加檢測(cè)數(shù)據(jù)、檢測(cè)點(diǎn)匹配、檢測(cè)邊錄入、套合截圖、檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成，檢測(cè)點(diǎn)點(diǎn)之記制作等功能。

3）外業(yè)平板采集子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)編輯、地圖展示、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。

4）采用支持地理信息數(shù)據(jù)查詢分析操作能力的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、可提供二次開(kāi)發(fā)接口的WebGIS 在線地圖發(fā)布軟件平臺(tái)等。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM檢測(cè)點(diǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)系統(tǒng)架構(gòu)

4 結(jié) 語(yǔ)

本文分析了地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 產(chǎn)品檢測(cè)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，提出了地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM 產(chǎn)品快速檢測(cè)的流程、管理系統(tǒng)建設(shè)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了地理國(guó)情監(jiān)測(cè)DOM的快速檢測(cè)。