DOM的质量检查内容及方法研究

周碧莲， 崔珍珍

(广东省国土资源技术中心，广东 广州 510075)

1 引言

随着航空航天传感器的不断发展，高分辨率的遥感卫星影像和航片已成为许多项目的重要数据源，而遥感数据自动处理系统的应用和多核CPU并行计算技术极大地提高了数字正射影像(DOM)的生产效率，缩短了DOM的成图周期。相比之下，DOM成果的质量检查方式并未得到有效改进，检查过程中人工重复操作、工作量大等问题直接影响了DOM的生产效率。因此，研究改进现有的成果质量检查方式、提高检查效率具有重要的现实意义。本文以广东省1∶10000比例尺DOM系列生产项目成果质量检查为例，阐述DOM质量检查的具体内容并总结检查中的注意事项，介绍在ArcGIS平台上利用Phython调用Arcpy模块进行DOM成果质量检查的方法，有效提升DOM成果质量的检查效率和准确性。

2 DOM质量检查的内容

DOM质量检查应依据现有国家和行业规范以及相应的技术设计书来执行。目前主要参考测绘产品相关国家规范，结合广东省1∶10000比例尺DOM生产系列项目质量检查经验，DOM质量检查的主要内容为空间参考系、位置精度、逻辑一致性、时间精度、影像质量及附件质量检查，其中除位置精度及影像质量检查需人工辅助检查外，其他质量元素在广东省1∶10000比例尺DOM生产系列项目中均已通过程序实现自动检查，检查结果常以表格或文本形式输出。

2.1 空间参考系检查

空间参考系包括大地基准和地图投影。空间参考系检查大地基准面名称及椭球参数是否正确；检查投影名称、中央子午线及坐标系偏移参数是否正确。

2.2 位置精度检查

位置精度检查包括平面位置中误差和接边中误差的检查。

平面位置中误差的检查方法通常有：(1)与像控点外业测量数据对比检查；(2)与同精度或高精度数字线划图(DLG)进行套合检查；(3)与同精度或高精度参考底图进行套合检查。

接边中误差是通过检查相邻图幅影像重叠区域同名点地物的坐标差来统计计算的。随着各应用领域对遥感影像成果的质量要求日益提高，DOM无缝接边逐渐成为主流趋势。无缝接边是指相邻图幅重叠区域的地物地貌、颜色、灰度值、亮度、对比度等都基本一致，当相邻图幅分辨率相同时，重叠像元的像素值差异应在一定的阈值范围内。

2.3 影像逻辑一致性检查

影像逻辑一致性检查包括数据格式、文件命名、数据文件、数据归档等内容。检查DOM的格式和命名是否正确，当格式为tif时，还需检查与其配套的tfw文件中坐标值、分辨率、格式等信息是否满足要求；检查成果数据中文件的内容是否有缺失、错漏、多余、无法读取等情况；检查成果数据的文件存储方式、组织结构是否符合要求。

2.4 时间准确度检查

成果影像的时间准确度检查指其所采用的数据源的现势性是否符合要求，有云、雪覆盖区域是否做了相应处理，此外还需考虑原始影像的时间分辨率与空间分辨率的取舍原则。

2.5 影像质量检查

影像质量检查主要包括影像完整性、图幅地面分辨率、图幅裁切范围、色彩模式、融合质量、色彩特征、影像噪声等内容的检查。影像完整性指DOM图幅的完整性和影像数据的有效覆盖范围的完整性。多个空间分辨率的遥感影像镶嵌时，需根据影像的镶嵌线计算各图幅内不同分辨率的影像所占面积比例，检查各图幅的出图分辨率是否满足要求。图幅裁切范围包括检查成果影像的四至坐标及外扩像素是否符合要求。融合质量和色彩特征的检查一般通过目视判断影像是否存在反差过大、整体偏色、色调不均、发虚、重影、影像噪声等现象。另外，还需目视检查影像是否存在扭曲变形、地物错位、镶嵌痕迹等问题。

2.6 附件质量检查

附件质量检查主要包括元数据文件以及其他上交资料的完整性、正确性。

3 DOM质量检查的程序设计

广东省1∶10000比例尺DOM生产系列项目中大部分检查项已实现在ArcGIS平台上利用Phython调用Arcpy模块进行程序自动化检查，可快速准确地输出检查结果，下面介绍部分程序设计。

3.1 DOM属性读取

数据准备：影像文件、与影像文件配套的图幅接合表；

工作原理：读取影像的多个属性项，分析属性的相互关系，得出检查结论。

属性读取部分代码及注释：

f.writelines("Name spatialReference datum bandCount Range1 Range2 Range3 Range4 BIT CompressionType UncompressedSize Cell MaxLevel MinLevel noDataValue ExtCheck"+" ") ##定义输出属性信息的表头脚本运行结果见表1。

表1 DOM属性项读取结果

解读：(1)Rang1、 Rang2为影像范围左下角坐标值，与影像分辨率和像素起算位置有关。以1∶10000分幅DOM为例，当设计要求以像素中心为起算位置时，分辨率为0.5 m的影像范围左下角坐标值尾数应为“.25”或“.75”，分辨率为1 m的影像范围左下角坐标值尾数应为“.5”，分辨率为2 m的影像范围左下角坐标值应为奇数。

(2)CompressionType为影像压缩类型，一般为None；UncompressedSize为影像未压缩数据量，与分幅比例尺和像元大小有关，出现异常的原因可能是影像波段数不正确或影像文件内存储了金字塔，导致影像数据量增大。

(3)MaxLevel、 MinLevel为影像的色阶信息，程序读取色阶的极值，检查时可排除生产范围边界上不满幅的数据，色阶极值为0或255均视为错误，表明图幅内可能存在黑块或白块。

(4)ExtentCheck为检查影像真实范围是否符合该影像的设计外扩范围，符合则输出“四至范围正确”，否则输出“四至范围错误”。

3.2 影像无缝接边检查

此处仅指空间位置相邻且像元大小相同的图幅之间的无缝接边检查。

数据准备：影像文件、与影像文件配套的图幅接合表、影像的接边关系列表。

工作原理：通过读取相邻影像的接边关系列表，比对列表中影像对的重叠区域像元，输出像素差值影像和像素差值超过接边阈值的影像列表。

接边关系的制作方法：打开ArcGIS的空间分析功能中的面邻域分析功能，输入数据为图幅接合表，仅勾选“包括邻域关系的两侧”，可得到每幅图与周边图幅的接边关系列表。

无缝接边部分代码及注释：

arcpy.Minus_3d(inRaster1， inRaster2，Raster) #输出inRaster1和inRaster2之间重叠像元的像素差值影像

脚本运行结果见图1。

图1 重叠像元的像素差值结果

解读：利用Minus_3d函数计算重叠像元的像素差值，将差值结果以同分辨率的影像输出，差异大于阈值的影像列表输出成文本，可根据文本内容寻找需要查看的接边比对影像。经测试，平均4 s可完成一条接边检查，检测结果精准直观。

4 结语

本文以广东省1∶10000比例尺DOM系列生产项目成果质量检查为例，阐述了DOM质量检查的主要内容和检查方法，分析了质量检查的程序实现和检查效果，结果表明该方法极大地提高了DOM的质量检查效率和准确度。