CN111858808A - 基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，包括以下步骤：S1.抓取历史外业实测数据，得到测量文本文件并存入外业实测数据库中；S2.提取测量文本文件的测量原始数据进行质量分析，得到符合测量规范要求的外业实测数据成果；S3.将外业实测数据成果进行统一格式化处理存入空间数据库中，并建立空间索引；S4.对外业实测数据成果中的外业实测点进行空间和时间上的筛选，再通过均方差统计，进行特征地物精度自动评价，得到特征地物精度信息数据库。本发明可以解决现有技术中存在的大比例尺地形图测绘时，特征地物的精度信息覆盖面不够，不能实时更新特征地物的精度评定信息，进而影响地形图修、补测效率的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及地形图测绘技术领域，具体涉及一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法。
背景技术
地形图特别是大比例尺地形图是城市规划、建设和管理的重要依据和基础资料。随着计算机技术和数字化测绘技术的迅速发展，数字化地形图已经广泛运用于国民经济建设、国防建设、社会发展的各个方面，其成果质量直接影响后续工作的开展。数学精度是衡量地形图成果质量最重要的指标之一，数学精度不合格可直接判定成果质量不合格。因为城市地区建设活动频繁，所以其所需地形图测绘工作大多为修、补测，并针对工程建设所涉及的关键特征地物，比如：房屋、高压线、道路、桥梁、铁路、检修井等，进行检校。快速、自动、系统的评价地形图特征地物的数学精度，为地形图的修、补测提供指导和依据，成为城市勘测行业提高生产效率的迫切需要。
现有的技术方案一般是在地形图完成后，按照检验批中的单位产品数量的10％抽取样本，针对样本采用外业散点法施测，每幅图一般分别采集20～50个平面和高程检测点，检测点的分布均匀覆盖图幅范围。外业采集完成后将检测数据导入计算机，在AutoCAD中通过检查程序以自动加人机交互的方式，完成地形图的平面和高程精度评定，并按规范输出相应的质量评定表格。
但采用现有技术方案，由于是抽样检测，一幅图中只能是少量的特征地物能被抽检到，并不是每个特征地物均会有测量精度的信息，所以会造成特征地物精度信息的覆盖范围不够，进而会影响地形图修、补测效率。现有地形图中的特征地物均是由采集的实测点绘制而成，但现有精度评定方法无法判断该特征地物的哪些部位是实测过的。同时，对于同一特征地物，如果有在不同时间多次重复检测的情况，现有技术方案未考虑实时评定和更新该特征地物多次重复测量的精度。由于城市建设活动频繁，特征地物改建或新增的情况频繁，现有技术方案不能实时更新特征地物的精度评定信息，进而也会影响地形图修、补测效率。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，以解决现有技术中存在的大比例尺地形图测绘时，特征地物的精度信息覆盖面不够，不能实时更新特征地物的精度评定信息，进而影响地形图修、补测效率的技术问题。
本发明采用的技术方案是，一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，包括以下步骤：
S1.抓取历史外业实测数据，得到测量文本文件，将测量文本文件存入外业实测数据库中；
S2.提取测量文本文件的测量原始数据，对测量原始数据进行质量分析，得到符合测量规范要求的外业实测数据成果；
S3.将外业实测数据成果进行统一格式化处理，存入空间数据库中，并建立空间索引；
S4.根据外业实测数据成果中的外业实测点坐标数据，结合居民地线、高压线、交通线、管线点对外业实测点进行空间和时间上的筛选；对筛选后的外业实测点通过均方差统计，进行特征地物精度自动评价，得到特征地物精度信息数据库。
进一步的，步骤S1中通过python脚本采用遍历的方式，对历史外业实测数据进行抓取。
进一步的，步骤S1中测量文本文件存入外业实测数据库时，会进行重复性比对，并提取工程项目相关属性信息。
进一步的，步骤S2中对测量原始数据进行质量分析时，对于使用全站仪测量得到的全站仪测量文件，检查转点边长、前后视距比例、转点次数、觇标高；通过观测水平角、垂直角、斜距对坐标进行计算，并将坐标计算结果与测量文本文件中的成果比对。
进一步的，步骤S2中对测量原始数据进行质量分析时，对于使用实时动态测量得到的实时动态测量文件，检查坐标转换、历元观测数、空间位置精度因子、平面和垂直收敛阈值。
进一步的，步骤S3中对外业实测数据成果进行统一格式化处理，包括将三维坐标信息转换为WKB格式中的PointZ类型。
进一步的，步骤S3中空间数据库采用空间数据引擎进行运算。
进一步的，步骤S4具体按以下进行：
将地形图中的居民地线图层、高压线线图层、交通线图层、管线点图层进行信息提取，作为提取特征地物时的匹配数据源；
将存入空间数据库的外业实测数据成果中，外业实测点坐标数据与居民地线图层、高压线线图层、交通线图层进行空间相交运算，得到居民地线、高压线、交通线的实测点；
在居民地线、高压线、交通线的实测点以及管线点的基础上建立缓冲区；
搜索缓冲区范围内的外业实测点；
对外业实测点数据进行清理。得到筛选后的外业实测点；
对于筛选后的外业实测点进行重复测量次数、平均值、特征地物坐标与平均值的差值、重复测量均方差统计；记录每一次的测量值和测量时间，形成该特征地物的精度信息并入库。
进一步的，步骤S4之后还包括以下步骤：
S5.实时监控地形图数据库中特征地物的变化情况，对特征地物进行删除、新增操作；
S6.实时监控外业实测数据，更新外业实测数据库，并对特征地物的精度信息进行实时更新。
进一步的，步骤S5中，通过地形图数据库更新时对居民地、交通、高压线、管线图层进行实时监控，实现对特征地物变化情况的实时监控和更新。
进一步的，步骤S5中，当外业实测数据的测量时间比新增特征地物的时间早一个时间周期时，外业实测数据不参与特征地物测量精度统计。
进一步的，步骤S6中，以Windows后台服务形式对外业实测数据进行实时监控和更新。
由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：
1.充分利用了城市勘测中多年来获得的历史测量数据，最大程度的保留了历史实测点的信息，克服了现有特征点精度评价在空间覆盖面和时间广度上的不足,能对现有地形图中的特征地物自动进行全面可靠的精度评价，有效指导城市勘测大比例尺地形图修、补测工作，极大的提高工作效率。
2.采用空间数据引擎作为底层支撑，能够支撑海量空间数据的存储、空间运算、更新和查询。数据的空间运算均在数据库中完成，空间运算和查询的速度大大提高，克服了现有技术基本依靠AutoCAD和Excel等工具，传统精度评定方法效率低且后期成果利用困难的缺点。
3.建立了外业实测数据库和特征地物精度信息数据库，并建立了实时动态更新的方法，克服了传统方法只能静态评价特征地物精度的问题，使特征地物精度信息的实时性和可利用性大大增强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例1的方法流程图。
图2为本发明实施例2的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，包括以下步骤：
S1.抓取历史外业实测数据，得到测量文本文件，将测量文本文件存入外业实测数据库中；
S2.提取测量文本文件的测量原始数据，对测量原始数据进行质量分析，得到符合测量规范要求的外业实测数据成果；
S3.将外业实测数据成果进行统一格式化处理，存入空间数据库中，并建立空间索引；
S4.根据外业实测数据成果中的外业实测点坐标数据，结合居民地线、高压线、交通线、管线点对外业实测点进行空间和时间上的筛选；对筛选后的外业实测点通过均方差统计，进行特征地物精度自动评价，得到特征地物精度信息数据库。
以下对实施例1工作原理进行详细说明，本实施例的技术方案具体按以下步骤进行工作：
1.历史外业实测数据文件抓取
在城市勘测测量过程，通过多年的积累，获得了海量的外业测量实测数据，一般是作为档案数据存储在档案数据库中。在本实施例中，优选的，通过python脚本在档案数据库中对相应的外业实测数据进行抓取。外业实测数据一般按年进行整理和存放，遍历档案数据库中各层级文件夹下的文件，得到所需的测量文本文件。测量文本文件主要分为全站仪测量和RTK(实时动态测量技术)测量两大类型，根据文件的后缀名以及测量文件固定内容格式，可以判断档案数据库中的文件是否为测量文本文件，并解析获取测量人员、测量项目名称、测量项目编号等属性字段。新建一外业实测数据库，将测量文本文件以Blob类型保存在外业实测数据库中。测量文本文件入库时，会与外业实测数据库中已有的测量文本文件进行重复性比对，如果重复不进行入库操作，并将工程项目的属性信息入库。
2.外业实测数据质量分析
对存入外业实测数据库的测量文本文件进行文本分析，提取测量文本文件中相应的测量原始数据进行质量分析，检查测量原始数据是否符合测量相关规范要求。
对于使用全站仪测量得到的全站仪测量文件，主要检查转点边长、前后视距比例、转点次数、觇标高。通过观测水平角、垂直角、斜距对坐标进行计算，并将坐标计算结果与测量文本文件中的成果比对。对于转点边长超过160m、前后视距比例超过1:3、转点次数超过3次、测量原始数据坐标计算结果与测量文本文件中的成果比对差值超过0.5mm的数据进行标记。被标记的数据不符合测量相关规范要求，这些数据不进行后续步骤3“外业实测数据成果入库”。
对于使用RTK测量得到的RTK测量文件，主要检查坐标转换、历元观测数、PDOP(空间位置精度因子)、平面和垂直收敛阈值。对于平面收敛阈值大于20mm、垂直收敛阈值大于30mm、PDOP＞6的观测值，不参与测回平均值计算，标记历元观测数据少于5次以及原始经纬度坐标转换后与测量文本文件中的成果比对差值超过0.5mm的数据进行标记，这些数据不进行后续步骤3“外业实测数据成果入库”。
记录外业实测数据质量分析情况，对于符合测量规范要求的外业实测数据成果，即实测点坐标成果，进行下一步入库操作。
3.外业实测数据成果入库
按照统一格式将外业实测数据成果存入到空间数据库中。空间数据库使用空间数据引擎作为底层支撑，数据的空间运算均在空间数据库中完成，空间运算和查询的速度大大提高。入库时，提取外业实测数据成果中的数据信息包含平面坐标和高程信息、测量项目编号及名称、测量人员、测量时间、地物编码等，采用匹配字段的方式进行信息提取。入库过程中，对相应的字段进行统一格式化处理，将三维坐标信息转换为WKB格式中的PointZ类型进行数据入库，同时建立空间索引。建立空间索引可以便于数据在空间运算提高效率；WKB格式是一种空间数据存储格式，PointZ类型可以更好的适应三维运算。
4.对特征地物精度进行自动评价
对特征地物精度进行自动评价按以下步骤进行：
(1)将地形图中的居民地线图层、高压线线图层、交通线图层、管线点图层进行信息提取，作为提取特征地物时的匹配数据源。其中居民地线图层中所提取的信息主要包含房屋及相应的建构筑物设施，高压线线图层中所提取的信息主要包含高压线及边线，交通线图层中所提取的信息主要包含道路、桥梁、铁路等重要的交通设施，管线点图层所提取的信息主要包含各类管线井及附属设施。
(2)将存入空间数据库的外业实测数据成果中，外业实测点坐标数据与居民地线图层、高压线线图层、交通线图层进行空间相交运算，得到居民地线、高压线、交通线的实测点，从而过滤掉其它非特征地物的实测点。
(3)在居民地线、高压线、交通线的实测点以及管线点的基础上建立缓冲区。在本实施例中，优选的，缓冲区半径设为0.15m。
(4)搜索缓冲区范围内的外业实测点，将搜索到的外业实测点定义为该特征地物不同时间段的测量值。
(5)对外业实测点数据进行清理，同一天时间测量的外业实测点只保留当天最早时间段测量的点，对于管线点及交通线有高程要求的特征地物进行高程匹配，对高程差值大于±0.3m的实测点，认为该特征地物高程发生了变化或者存在测量粗差，该外业实测点不参与特征地物测量精度的统计。
(6)对于剩余的外业实测点进行重复测量次数、平均值、特征地物坐标与平均值的差值、重复测量均方差统计，并记录每一次的测量值和测量时间，形成该特征地物的精度信息并入库，形成特征地物精度信息数据库。入库时，空间坐标采用该特征地物多次测量的均值。
通过上述步骤，完成了对特征地物精度的评价，并将一系列的特征地物精度信息存储于特征地物精度信息数据库中。充分利用了城市勘测中多年来获得的历史测量数据，能对现有地形图中的特征地物进行全面可靠的精度评价，以空间数据库的形式保存特征地物的精度信息，能有效指导城市勘测大比例尺地形图修、补测工作，极大的提高工作效率。
实施例2
因为城市地区建设活动频繁，对特征地物精度进行了首次自动评价后，特征地物在较短的时间周期内，比如一个月甚至一周内，就可能因为周边建设活动发生变化。此时，特征地物精度信息数据库中的特征地物的精度信息，就不再适合直接用来指导地形图测绘工作。
为解决上述技术问题，在实施例1的基础上进一步优化，采用以下技术方案，在实施例1步骤4之后，还包括以下步骤：
5.实时监控地形图数据库中特征地物的变化情况，对特征地物进行删除、新增操作
在地形图数据库更新时，对于居民地、交通、高压线、管线等图层进行实时监控，发现有删除和新增的操作后，及时进行相应处理。具体的处理包括：
(1)对于已经删除的特征地物，通过与数据库中具有精度信息的特征地物进行相交运算，对于匹配的点进行已删除的标记，作为历史数据进行保存。
(2)对于新增的特征地物，将其作为匹配源，重复实施例1步骤4中的(2)-(6)，并在数据清理时结合实测点与特征地物点的时间先后关系，按某一时间周期为单位进行时间先后判断。当外业实测数据的测量时间比新增特征地物的时间早一个时间周期时，外业实测数据不参与特征地物测量精度统计。在本实施例中，优选的，时间周期设为一个季度。比如：实测数据比新增地物时间早一个季度，则该实测点的外业实测数据不参与该特征地物测量精度统计。
6.实时监控外业实测数据，更新外业实测数据库，并对特征地物的精度信息进行实时更新
对于外业测绘人员提交的外业实测数据文件，要求按照统一的文件组织格式提交到指定目录。以Windows后台服务的形式，全天候对于指定提交数据的文件夹进行监控，处理新增文件的事件。判断新增的文件是否为监控目标文件，对于符合要求的文件按照步骤2、步骤3进行实测点数据入库，更新外业实测数据库。
对于新增的实测点生成半径0.15m的缓冲区，与特征地物精度信息数据库中的特征地物进行缓冲区搜索。对于匹配到的特征地物，将其记录的历史实测点与新增的实测点一起，重新统计该特征地物的重复测量次数、平均值、特征地物坐标与平均值的差值、重复测量均方差统计，并记录每一次的测量值和测量时间，更新该特征地物的精度信息。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (12)
1.一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.抓取历史外业实测数据，得到测量文本文件，将所述测量文本文件存入外业实测数据库中；
S2.提取所述测量文本文件的测量原始数据，对所述测量原始数据进行质量分析，得到符合测量规范要求的外业实测数据成果；
S3.将外业实测数据成果进行统一格式化处理，存入空间数据库中，并建立空间索引；
S4.根据外业实测数据成果中的外业实测点坐标数据，结合居民地线、高压线、交通线、管线点对外业实测点进行空间和时间上的筛选；对筛选后的外业实测点通过均方差统计，进行特征地物精度自动评价，得到特征地物精度信息数据库。
2.根据权利要求1所述一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于：步骤S1中通过python脚本采用遍历的方式，对历史外业实测数据进行抓取。
3.根据权利要求1所述一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于：步骤S1中所述测量文本文件存入外业实测数据库时，会进行重复性比对，并提取工程项目相关属性信息。
4.根据权利要求1所述一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于：步骤S2中对所述测量原始数据进行质量分析时，对于使用全站仪测量得到的全站仪测量文件，检查转点边长、前后视距比例、转点次数、觇标高；通过观测水平角、垂直角、斜距对坐标进行计算，并将坐标计算结果与测量文本文件中的成果比对。
5.根据权利要求1所述一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于：步骤S2中对所述测量原始数据进行质量分析时，对于使用实时动态测量得到的实时动态测量文件，检查坐标转换、历元观测数、空间位置精度因子、平面和垂直收敛阈值。
6.根据权利要求1所述一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于：步骤S3中对外业实测数据成果进行统一格式化处理包括将三维坐标信息转换为WKB格式中的PointZ类型。
7.根据权利要求1所述一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于：步骤S3中所述空间数据库采用空间数据引擎进行运算。
8.根据权利要求1所述一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于：步骤S4具体按以下进行：
将地形图中的居民地线图层、高压线线图层、交通线图层、管线点图层进行信息提取，作为提取特征地物时的匹配数据源；
将存入空间数据库的外业实测数据成果中，外业实测点坐标数据与居民地线图层、高压线线图层、交通线图层进行空间相交运算，得到居民地线、高压线、交通线的实测点；
在居民地线、高压线、交通线的实测点以及管线点的基础上建立缓冲区；
搜索缓冲区范围内的外业实测点；
对外业实测点数据进行清理。得到筛选后的外业实测点；
对于筛选后的外业实测点进行重复测量次数、平均值、特征地物坐标与平均值的差值、重复测量均方差统计；记录每一次的测量值和测量时间，形成该特征地物的精度信息并入库。
9.根据权利要求1所述一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于，步骤S4之后还包括以下步骤：
S5.实时监控地形图数据库中特征地物的变化情况，对特征地物进行删除、新增操作；
S6.实时监控外业实测数据，更新外业实测数据库，并对特征地物的精度信息进行实时更新。
10.根据权利要求9所述一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于：步骤S5中，通过地形图数据库更新时对居民地、交通、高压线、管线图层进行实时监控，实现对特征地物变化情况的实时监控和更新。
11.根据权利要求9所述一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于：步骤S5中，当外业实测数据的测量时间比新增特征地物的时间早一个时间周期时，外业实测数据不参与特征地物测量精度统计。
12.根据权利要求9所述一种基于海量实测点的地形图特征地物精度自动评价方法，其特征在于：步骤S6中，以Windows后台服务形式对外业实测数据进行实时监控和更新。
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