一、引 言

海岛航空航天遥感测图成果中DEM数据产品的生产技术，是利用DLG产品中等高线、高程点、水域等数据，辅以立体采集的地形特征点线，构TIN内插、裁切生成。在DEM质量检验和质量控制的研究中，国内学者提出了一些有效的方法，如雷蓉等^[1]在探讨多种DEM质量检查方法的基础上，提出了基于遥感影像生产DEM的综合检查方法，即采用影像分析算法进行粗差点初步检查，然后再用拟合法或影像相关法进一步检查，能快速、 准确地发现并定位DEM中存在的质量问题；汤国安等^[2]首次提出等高线套合差的概念，通过等高线套合积差、超限区个数比、系统偏差3个测算因子定量检查DEM数据质量。

与传统DEM成果相比，海岛(礁)DEM成果具有3个自身的特点^[3]：第一，海域面积的比例比其他DEM数据大；第二，河流水系、海洋、陆地交界地段的要素更为复杂；第三，不易或不宜登岛进行实地测量获得足够的检查点。基于上述分析，传统的DEM数据质量检验方法不能在很短的时间内满足大规模海岛(礁)DEM数据质量检验的需要。

结合上述海岛(礁)DEM成果特点，在严格按照质量管理体系的基础上制定成果检验组织实施方案，如图 1所示。本文结合海岛(礁)DEM成果检验的特点，从成果检验数字化、高程精度检测方法、质量评定3个方面对海岛(礁)DEM成果质量检验的关键技术进行了研究。3000多幅海岛(礁)DEM成果质量检验的结果表明，该技术路线是可行的，质量评价结果是客观和真实的。

图 1 成果检验组织实施

图选项

海岛(礁)DEM成果的处理流程包括数据准备、质检方案制作、自动化检查、人机交互检查、倾向性问题检查、质量评定，最终形成质量检验报告。首先，成果检验数字化涵盖了DEM数据检查的部分质量元素和检查项，若出现无法通过自动检查的内容时，可利用软件的交互检查工具进行错误定位与标识；其次，在自动检查的基础上，增加人工干预对DEM成果中的高程中误差、静水面置平、套合差、完整性和附件质量进行检查；最后，对成果详查样本图幅中发现的倾向性问题进行批次概查，如图幅拼接的接边处理一致性、DEM数据质量完整性(除海域外的DEM格网点灰度值无缺失)等。综上所述，海岛(礁)DEM数据成果质量检验过程所采用的关键技术如图 2所示。

图 2 海岛(礁)DEM数据成果质量检验关键技术

图选项

(1) 构建目录组织模型

目录组织模型是用来检查各个单位汇交的成果在数据组织、数据命名和数据格式等方面的正确性。目录模型按照“汇交要求”构建的文件组织形式上，还可以进行目录体系结构的修改，以适应变化的要求。基于目录组织模型的自动检查实现了批量高效的数据质量检查，通过设置不同尺度、不同数据类型的数据成果，可以完成对大批量图幅(待检数据)的数据组织、命名、格式等项目的检查。海岛(礁)DEM数据目录组织模型如图 3所示。

图 3 海岛(礁)DEM数据成果目录组织模型

图选项

(2) 质检软件设计

海岛(礁)DEM数据成果共涉及12家生产单位、20批次上交成果，合计3000多幅图幅，数据量大、检验工作复杂。为争取在较短时间内评定成果质量，增强成果检查功能，减轻质量检验工作强度和重复性，开发了相关的质量检验软件。软件具有目录模型设计、检查项设计、评价模型设计、质检方案设计等功能，实现了批量自动化检测，大大提高了大规模海岛(礁)数据成果质量检验的工作效率。

为了在规则抽象的基础上，建立灵活的检查模型，构建了基于“规则—检查项—方案”的质检机制，可以根据实际数据的内容和质检标准制定检查项，对数据检查方法进行扩展和定制，实现了对空间参考系、属性精度、逻辑一致性、栅格质量等质量元素的自动质量检查。

(1) 野外实测法

利用外业全站仪或GPS RTK手段实地测量散点的坐标，与DEM同名格网点进行比较，可以得到一组高程较差，通过此方法计算出的中误差用来评定DEM成果精度。

(2) 桩点法

在立体模型下，用量测高程注记点的方法，测得一组检测点坐标值，与DEM同名格网点高程相比较，可以得到一组高程较差。在没有外业检测点的情况下，桩点法统计出的中误差可以作为衡量DEM精度的另一个重要方法。

桩点选点需要遵循一定的原则：首先，DEM高程精度检测点要求选择在非人工地物、高程变化不大的自然地表。考虑到生产作业主流作业方式是利用高程注记点、等高线、其他特征点线等构建TIN生成DEM的，科学进行评价检测点尽可能离高程注记点等稍远，同时，基塘区DEM以堤上高程点的高程值适当降低作为区域的高程，故该区域不适合采集检测点。其次，按照《测绘成果质量检查与验收》(GB/T 24356—2009)^[4]和《数字测绘成果质量检查与验收》(GB/T 18316—2008)^[5]规定图类单位成果高程精度检测、平面位置精度检测及相对位置精度检测，检测点应分布均匀、位置明显。检测点数量视地物复杂程度、比例尺等具体情况确定，每幅图一般各选取20～50个，按单位成果统计数学精度，困难时可以适当扩大统计范围。为此，海岛(礁)DEM成果高程精度检测采用的两种方法和工作量见表 1。

建立DEM精度模型，利用以上两种方法计算得到的DEM检查点误差，均能从整体上描述DEM高程和其真值的离散程度，可以实现对DEM成果质量和精度作出科学评价。具体采用的DEM精度检测模型为：

1) 检测点数量少于20时，以误差的算术平均值代替中误差；大于20时，按中误差统计。

2) 高精度检测时，中误差计算公式为

3) 同精度检测时，中误差计算公式为

式中，m为高程较差；n 为检测点数。

依照质量评价模型对数据成果进行综合打分，并将数据检查结果(文档、图形)和评价打分结果等进行输出。具体做法是：结合质量检查与验收相关规范中规定的质量评价指标，将质量元素进行统计、分类和分级，可以分为两部分：一是对各个单项质量元素分别评价；二是对各项质量元素评价结果汇总得出整个评价结果。单位成果质量评定依据为《数字测绘成果质量检查与验收》(GB/T 18316—2008)^[5]，批成果质量等级依据质量评定指标进行评定(详见GB/T 18316—2008表 5)。以上过程由开发的质量等级评定工具自动完成，实现了测图成果标图、检查记录自动入库、检查记录表自动质量评价等功能。成果样本质量评定统计表如图 4所示。

图 4 成果样本质量评定统计表

图选项

基于海岛(礁)测图的特殊性，海岛(礁)DEM数据成果质量控制与评价任务相当繁重，重点对DEM数据成果质量检查的关键技术进行研究，可以以减轻质量检查工作量、减少经费投入、降低作业成本。同时，可以提高大批量数据成果自动化检查水平，实现对DEM数据成果进行快速、有效的质量控制，保证质量检验评定的科学性。本文提出的海岛(礁)DEM数据成果质量检验方法，可以推广应用到其他数据质量检查项目中，对促进测绘产品质量检查技术的发展具有一定的意义。