国土三调正射影像生产辅助软件设计与开发

谢三五，侯玉印，周曦冰，张军伟，范辰乾

（1.自然资源部第一地理信息制图院，陕西 西安 710054；2.自然资源部第二地形测量队，陕西 西安 710054）

1 开发环境

软件利用ArcGIS平台提供的ArcEngine嵌入式组件库进行开发。ArcEngine是独立于应用程序的ArcObjects编程环境[4]。ArcObjects作为ArcGIS平台的核心组件库，集成了大量的GIS功能，其强大的GIS处理与分析算法非常稳定高效。利用ArcEngine编写工具条或工具集，并对ArcMap桌面软件进行二次集成开发，开发效率较高[5]；且这种形式不形成独立运行程序，既可在成熟的ArcMap桌面中使用自行开发的其他功能，又可与ArcMap自带的强大功能组合使用。

2 总体设计

软件采用工具条的形式，操作对象为ArcMap当前地图中的图层或指定的本地路径下的数据。根据实际需求，工具条分为显示、数据处理、镶嵌线编辑、质检4个模块。总体功能框架如图1所示。

图1 总体功能框架设计

3 功能实现

本文将设计的所有功能以按钮的形式集成到工具条中，再将工具条嵌入ArcMap桌面软件中，界面风格与ArcMap自带的工具条保持一致，清晰直观、操作便捷。工具条经过设计、编译后，输出为tlb文件，直接加载到ArcMap中使用[6]。加载后的界面如图2所示。

图2 工具条加载后的界面

3.1 显示模块

1）数据的拷贝与添加。软件利用结合表中的名称信息进行数据拷贝，方便在下发的海量影像中一键选取所需数据，可进行多种数据模式的拷贝，也可只将所需数据添加到当前地图窗口，方便查看。

2）影像数据显示设置。该功能负责对地图内所有影像的显示属性进行处理，包括去除影像无数据区黑边、RGB真彩色显示、拉伸方式更改、亮度/对比 度/透明度更改等。其目的在于方便在地图中对海量影像进行一键处理，在单景影像查看时简化操作。

3.2 数据处理模块

该模块为三调正射影像生产中多个繁琐重复的工序设计了相应功能，主要包括：

1）修改投影信息。对同一投影参数的影像进行批量选择投影，还提供了一键清除空间参考信息功能。

2）标准化处理，包括标准命名和RPC文件批量套包功能。将各类型影像数据标准名称中各字段的提取方法封装于代码类中，实现一键对Shape结合表以及影像数据文件的标准命名，不仅提高了作业效率，还避免了人工操作易产生的错误。西部地区由国地信统一下发精化后RPC文件，利用该功能可一键替换新的RPC套包，方便其他正射纠正软件的正射作业。

3）控制点信息处理。提取收集的控制点和保密点信息，用于质检和后期的汇交整理。

4）真彩色影像导出。将原始16 bit的单景卫星影像批量导出为标准的8 bit真彩色影像，用于镶嵌作业。

5）统计平面精度。提取Shape格式检查线的平面误差，并统计到标准的Excel表格中，包括平面位置精度和接边精度。

6）极值处理。一些融合、匀色等色彩处理软件，偶然会对单个波段生成极端的像素值（0或255），该功能可检查这类问题，并根据设置的阈值范围随机对像素进行修改，得到合理的值。

7）栅格信息提取，即批量提取影像的属性信息和有效矢量范围。有效矢量范围为Shape格式，可用于覆盖度分析和后续镶嵌线生产。属性信息包括多个方面，具体内容如表1所示。

表1 栅格数据属性

3.3 镶嵌线编辑模块

在生产中，单景影像之间的镶嵌质量将直接影响后续成果的质量[7]，而镶嵌线的编辑工作是耗时最长的工序。目前采用较多的是一些商业编辑软件，虽然操作简单，但没有ArcGIS平台编辑功能强大和稳定。 本文设计了一套从指定影像路径到编辑镶嵌线的人机结合的镶嵌线编辑方案。具体流程为：①明确镶嵌线来源，利用软件创建或指定已有镶嵌线；②创建镶嵌线工程，指定影像路径和工程路径，进行一些基本设置，设置界面如图3所示；③利用拓扑工具进行编辑，打开ArcGIS拓扑编辑工具，对镶嵌线进行实时联动编辑，编辑界面如图4所示。

图3 创建镶嵌线工程界面

图4 镶嵌线编辑界面

该模块还提供了镶嵌线的检查功能，包括是否有缝隙漏洞和属性是否对应检查等。模块设计完成后已经过多家生产单位试用测试，证明其稳定性高、界面友好。相较于以前使用的编辑软件，其编辑工作效率可提升约40%，除三调正射影像生产项目外，还可应用于任何影像镶嵌作业。

3.4 质检模块

三调正射影像数据成果为县域分幅形式，包括影像数据和镶嵌线数据。软件针对这两项内容设计了完整检查，包括镶嵌线的属性信息检查和拓扑检查，读取影像数据的分辨率、波段等特征并与技术指标进行比对检查。具体的质量子元素如表2所示。检查结果为包含空间位置信息的Shape格式，方便查改。

表2 质检质量子元素

4 结 语

本文通过分析三调正射影像生产工作的技术指标和存在的需求，设计并开发了基于ArcGIS平台的工具条软件，通过各功能模块的融合，实现了正射影像制作过程中的一些批量数据处理和质量检查功能。实践应用表明，该软件能很好地提高三调正射影像生产中一些数据处理操作的效率；镶嵌线编辑功能性能稳定、使用便捷；质检功能基本涵盖质检质量子元素。该软件功能针对性强，能降低人工参与的出错率，保障操作质量，已广泛应用于多个生产单位，很好地服务于三调数字正射影像生产。