浅谈数字地形图质量评价量化方法

摘要：数字地形图是科学与艺术完美结合的作品。数字地形图制图过程中每一个环节都对其质量产生一定的影响。因此，要对数据的质量进行认真的审查和评价，特别是对地形图编绘质量应该进行科学的评价，以保证数字地形图产品的高水平。文章对数字地形图质量评价量化方法做了简要分析。

关键词：数字地形图；质量评价；量化方法

中图分类号：P231文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）08-0039-02

当前进行科学的质量评定的关键问题是怎样将定性评定转变为定量评定。但是，量化方法的实现，存在着相当的难度。因为每项地形图的绘制工作，工序繁多，上工序质量直接影响、制约下工序质量；每个测区、每幅图都不可能相同。这种产品的繁杂性、多样性，给地形图质量的科学评定带来了许多困难。因此数字地形图质量评定的量化方法，是广大测绘科技人员、管理工作者多年来努力探索的课题。

一、数字地形图质量评价传统方法

（一）加分法

加分法是在传统方法基础上发展起来的一种地形图质量等级评定的量化方法。其基本思路是：根据地形图质量特性部分，按其重要性、作业难度及工作量等因素，用百分制分别给出不同的满分值（已顾及权重不同）：数学精度30分，属性精度40分，逻辑精度25分，整饰精度5分。每个质量特性中详细列出各个子项及其优、良、合格及不合格可规定的分值。通过对地形图的检查，将发现的问题一一对号入座，并给出相应分值，将各子项得分一一相加，即为该图幅的总得分。按90～100分为优，75～89分为良，60～74分为合格，确定地形图图幅的质量等级。有的城市勘测单位采用了这种方法评定地形图的质量，并编制了专门的计算机程序，屏幕显示检查表格中的内容与得分，操作方便，检查人员的劳动强度大为降低。是质量检查中比较常用的一种方法。

（二）模糊数学法

该方法主要应用在批量检查中。经抽样样本的检查后，根据模糊数学原理，建立批质量综合评定的数学模型-模糊矩阵，依“隶属度最大及聚类分析原则”确定批质量等级。现简介如下：

1．评价因子集合。将影响数字地形图质量的因素，如：（1）各要素地形图制图综合的正确程度；（2）各要素之间关系处理的合理程度；（3）地图数学基础的精度和各要素的制作定位精度；（4）地图内容表示的现势性；（5）地图上表示内容的错误和遗漏程度；（6）线划描绘质量的好坏等，列出Z1，Z2……Zn，则评价因子的集合为：

Z={Z1、Z2、……Zn}

2．评价标准集合。将各评价因子，依据有关质量标准，按实际检查验收的情况得出各自的四种质量等级：优、良、合格、不合格。评价标准的集合为：Ri={ri，1，ri，2，ri，3，ri，4}，由此n个评价因子的模糊评价矩阵为：

3．评价因子权的确定。由于各个因素对数字地形图质量的影响程度不一样，所以要给这些因素分配不同的权重。在普通地图编绘质量中起主要作用的是各要素地图制图综合的正确程度，各要素之间关系处理的合理程度，它们的权重要大一些。地图上表示内容的错误和遗漏程度，线划描绘质量的好坏，可以在检查后基本得到纠正，因此它们的权重要小一些。权重可以由地图制图专家给定，也可以通过统计分析方法获得，比较科学的方法是用层次分析法确定。

权的计算公式为：P i = i种指标实现值/i种指标规定值

将影响成图质量的各因子所求得的权经“归一”化（即P1+P2+…..+Pn=1）处理，得到权的模糊矩阵：

A=（P1、P2、……Pn）

4．综合评定批质量。质量综合评价为总的模糊矩阵：

在A与R复合时相加取最大值，具体运算采用清晰域较大的算子，即矩阵运算法：B=（b1、b2、b3、b4）

按照“最大隶属”原则，其最大的b为质量评定之相应等级，若b1>b2>b3>b4，说明批质量等级优；若blb3>b4，说明批质量等级良；若b1 b4，说明批质量等级合格；若bl

（三）缺陷扣分法

缺陷扣分法以“幅”为单位，采用百分制对每幅图的质量按重缺陷和轻缺陷分类，各类缺陷所扣分值如下：

重缺陷的缺陷值12/T分；

轻缺陷的缺陷值1/T分。

其中T为缺陷调整系数，根据单位产品的复杂程度而定，一般取值范围为0.8-1.2。设单位产品从简单到复杂分别为三级、四级或五级，则T可分别取0.8，1.0，1.2或0.8，0.9，1.0，1.1或0.8，0.9，1.0，1.1，1.2。缺陷值保留一位小数，小数点后第二位四舍五入。

其质量特性的得分数ai为：

式中T：缺陷调整系数；M1：重缺陷的个数；M2：轻缺陷的个数。

由此每幅图的质量分值为：N=a1P1+a2P2+a3P3+a4P4

式中代表地形图相应质量特性的权重。质量分值确定后，它与质量等级标准对应关系与加分法介绍的一致。当一个测区中包括若干图幅时，在验收或行业质检中，不可能检查每一幅图。因此有一个随机抽样的样本检查问题，即对批质量的判定，它涉及样本大小和合格或不合格的判定数的确定问题。

二、各质量评定方法存在的缺陷

1．加分法以地形图的单位产品“图幅”为单位进行质量评定的。这在评定城市勘测单位作业部门的成图质量或评定批质量之前，是不可少的工作，方法简捷，因而也较适用。但是它对各个质量特性中的各子项分值的确定，还缺乏严格的标准，又缺少批质量的评定方法。因而，推广应用前还有进一步健全的必要。

2．我们从模糊数学法可以看出，它是一种评定批质量并能给出批质量等级结论的一种方法。应该说方法具有其科学性、严密性和统一性。但对影响成图质量的各评价因子的质量分级（优、良、合格、不合格）的百分比，是如何确定的，尚不够明确；对随机抽样的样本大小的确定，也缺乏规定，这是模糊数学法的不足之处。

3．缺陷扣分法的评定批质量中有一整套确定样本大小和合格与不合格判定数的方法。但不够简捷，不便操作。制定合格质量水平、检查水平以及样本大小字码表、抽样方案表等，也很繁琐。但在实现系统自动采用扣分法进行质量等级的评定后大大提高了评价速度，操作也比较方便。

三、本文所研究的评价办法

本文所研究的质量评价体系，采用的是加分法与扣分法相结合的方法对数字地形图做出质量评价。根据其特征重要性决定相应的权重：取数学精度权重为0.3，属性精度权重为0.4，逻辑一致性权重0.25，整饰精度权重为0.05；在对每一部分做出具体评价时则采用扣分法，利用上节所述扣分公式给出评分，最后根据权重及具体项得分利用公式计算出图幅的质量分值，系统将自动给出评定等级，即分数在90～100分者为优，75～89分者为良，60～74分者为合格。

根据上节所述的扣分法规则及为了计算简便易操作，系统自定义缺陷调整系数为1. 0，将图幅名及图幅号注记错误定义为严重错误，每错一处扣分为12/T，即12分。其它错误则均定义为轻缺陷，每错一处所扣分值为1/T，即每错一项扣1分。

具体每项错误符号块所能标注的错误分类如下所示：

（一）数学精度类

（1）点移位大：三角点标注格式不规范，植被有方向的符号方向错误（如密集灌木林的符号），各点状地物符号移位大；（2）线移位：境界、等高线、道路、河流等线状地物移位严重；（3）图形接边错误：等高线延长到内图廓线上，内图廓线被删除，相邻图幅地物不接边；（4）面变形大：依比例尺房屋不为直角多边形，房屋、河流、水库等面状地物移位严重；（5）面移位：房屋、水面等面状地物移位。

（二）属性精度类

（1）图幅名及图幅号注记错误：图幅坐标系、图幅号及图幅名不正确；（2）点属性错：各类点状地物符号用错，高程点错误赋值；（3）等高线交叉：等高线交叉；（4）面属性错：房屋、水库等填充符号不一致；（5）线属性错：等高线错误赋值，省县乡界混淆，行政界限变动带来的境界不整合，不同等级道路及河流等线型混淆；（6）注记属性错：注记属性错；（7）等高线丢漏：等高线遗漏；（8）点漏：高程点、控制点、植被等点状地物遗漏；（9）面漏：房屋、河流、水库等面状地物遗漏；（10）线漏：境界、等高线、道路、河流等线状地物遗漏；（11）注记漏：高程值遗漏，各项注记遗漏。

（三）逻辑一致性类

（1）等高线高曲矛盾：计曲线首曲线识别错误，高程点值与等高线值矛盾；（2）地物关系处理不当：等高线与其它地物的空间关系处理不当，点线矛盾，双线道路与河流遇到等高线及桥梁等未断开；（3）点多：高程点、控制点、植被等点状地物重复；（4）面多：房屋、河流、水库等面状地物重复；（5）线多：境界、等高线、道路、河流等线状地物重复；（6）注记多：文字注记重复，文字注记多注。

（四）整饰精度类

（1）注记错：高程值标注错误，各项文字注记错误、图幅左下角的说明资料填写错误；（2）注记移位：文字注记移位大。

四、质量检查中的智能化算法

在对数字地形图进行检查的过程中，有些要素的检查是可以通过程序设计达到自动检查的目的的。比如比较规则的房屋的封闭性，规则线状地物如道理、河流等之间的相互关系，地貌数据等多项检查可实现自动检查。

在地貌数据检查中下列问题可实现全自动检查：（1）高曲矛盾；（2）标高列数值；（3）标高列方向；（4）首曲线是否内插完整；（5）包坑问题：包与上曲线同高、坑与下曲线同高、坑里有包、包里有坑等。

参考文献

[1]范爱民，景海涛．地图数字化质量问题研究[J]．测绘通报，2004．

[2]陆淑芬．地图学基础[M]．高等教育出版社，1987．

[3]罗志清．测量学[M]．云南大学出版社，2006．

作者简介：谢春莲（1973－），女，湖南祁阳人，永州市勘测设计院工程师，研究方向：测量工程。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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