１引言

随着信息化的迅速发展，三维地理信息技术在城市规划、城市展示、污染研究、光照分析等方面的应用越来越多，进而推动三维地理信息模型（以下简称三维模型）数据的需求。目前针对三维地理信息模型数据生产已经有了很多研究成果[1-3]。对生产的质量控制方案也有了很多研究成果[4-7]，但综述针对其质量检查与质量评价方面的研究还很少。目前对测绘产品的检查验收及质量评定标准及规定：《测绘产品质量评定标准》（CH 1002—95），《测绘产品质量评定标准》（CH 1003—95），《数字测绘成果质量检查与验收》（GB/T 18316—2008），但这些标准和规定对三维地理信息模型质量检查与质量评定没有明确的要求，也没有形成一套有效的质量检查方法与质量评价体系[8、9]，本文结合工作中进行的三维模型质量检查的实践，探讨如何有效的对三维模型进行质量检查与质量评定。

2质量控制方法

参照CH/T 9015—2012中模型分为地形模型、建筑要素模型、交通要素模型、水系要素模型、植被要素模型、场地模型、管线及地下空间设施要素模型以及其他要素模型八类，本文根据其制作所需数据类型、制作工艺及制作方法的不同将上述模型分为地形模型和要素模型（建筑要素模型、交通要素模型、水系要素模型、植被要素模型、场地模型、管线及地下空间设施要素模型以及其他要素模型）两类。

2.1 质量元素

参考GB/T 18316—2008《数字测绘成果质量检查与验收》中质量元素内容并结合三维模型检查实际，定义三维模型检查中涉及到的质量元素为：空间参考系、位置精度、属性精度、完整性、时间精度、表达质量、逻辑一致性、附件质量：

1）空间参考系：空间参考系的正确性。

2）位置精度：要素位置的准确程度。

3）属性精度：检查模型代码、位置信息、行政区划、停车位数等信息内容及分类是否正确、数值精度是否正确、属性与要素对象关联是否正确等。

4）完整性：模型要素、贴图等要素的多余或遗漏。

5）时间精度：要素的时间属性和时间关系的准确程度。

6）表达质量：要素模型和场景效果与实际是否一致、协调、合理。

7）逻辑一致性：版本、参数、命名、格式、效果是否与设计或规范一致。

8）附件质量：包括附件资料是否齐全、作业过程记录是否完整，过程检查记录是否完整、齐全等。

这些质量元素在不同的项目中依据其项目设计书可能有不同的要求。质检人员需要针对每个项目的项目设计书对项目进行质量控制。三维模型检查执行二级检查一级验收制度。二级检查对内业100%检查，涉及外业检查项采用抽样检查，抽样以地形图占相应成图比例尺图幅数量作为检验批的批量，抽样图幅数量比例按表1确定样本量

表1　批量与样本量对照表

所有样本尽量选取三维模型所占比例为满幅。如图1所示蓝色为要素模型范围线，实验区面积为0.509km²，占用14幅1:500图幅，按照上述方法随机抽取高亮显示3幅1:500图幅范围作为要素模型抽样范围线。

图1要素模型抽样范围线

对位置精度和高度精度检查依据检测点数量视地物复杂程度、比例尺等具体情况确定，每个抽样区域范围内一般选取20~50个。

验收分为详细检查和概查，对于样本内的单位成果采用详查方式，对样本外的单位成果根据需要采用概查方式。验收对批成果中抽样单位成果进行质量等级评定，同时以批成果合格判定条件判定批成果的质量等级。

2.2 检查方式

根据三维模型制作的特点及作业平台，检查的方法可归纳为三种：计算机自动检查、人机交互式检查（计算机辅助检查）、人工检查。实际生产中，针对不同的检查内容、作业方法，需要上述三种方法相互配合、综合应用才能发挥更好的作用，单独使用任何一种方法、都不能达到预期的效果。如：模型的完整性和表达质量需要在Autodesk 3ds Max中进行，场景效果的表达质量需要借助CityMaker Builder、Skyline TerraExplorer Pro等三维成果展示平台进行检查。

2.3 检查内容

1）数据质量检查：包括文件命名、要素模型命名、数据格式、数据组织方式、Max文件命名、贴图命名等；纹理贴图的尺寸及格式是否正确，纹理尺寸要求长宽值需要为2的N次幂，长宽不需相等，最大不超过2048*2048，纹理长宽比差异不宜过大，如512×32。纹理格式为TIF、JPG、TGA等。

2）空间数据质量检查：采用的空间参考系、投影方式等是否符合规定的技术要求等。

3）场景中模型的检查

a.对照外业照片检查立面结构及贴图：包括模型表达是否完整、正确，模型的综合与取舍是否合理等。

b.对照影像检验顶部结构及贴图：顶部结构的合理性、有无因立面照片拍摄不到而造成结构的丢失。

c.从场景里检查模型本身问题：包括纹理是否完整，有无扭曲、变形、失真等。模型有无破面、漏面、漏缝、游离点、线、面等情况。

d.场景效果检查具体内容包括：要素模型之间以及与地形模型间位置关系是否合理。

e.附件质量检查：包括文档资料是否齐全，检查作业过程记录是否完整，如特殊说明等。

4）精度检查

三维模型可以用平面精度和高度精度。所有要素模型精细级别与所使用模型制作底图比例尺相对应，模型精细级别分别对应不同的平面精度和高度精度，中误差比例根据模型精细级别具有不同的标准。

平面精度主要是通过选取地形模型特殊位置点（道路交叉口、房屋拐角点等）同原始DOM、地形图、竣工图相同位置比较；选取要素模型的拐角位置点与地形图或竣工图相应位置比较，得到该点的平面误差。同时检查模型拆分是否合理、有无遗漏或多余。

高度精度主要通过选取地形模型特殊位置点和原始DEM、地形图、竣工图相同位置比较；选取要素模型某点的高度（花台、屋顶等）与竣工图、激光点云、实际测量等方法得到的高度进行比较，得到该模型某点位置高度误差。

2.4 质量检查方法

1）数据质量检查：目前主要是采用人机交互的检查方式。

2）属性精度：通过软件查看属性分类、属性代码、属性内容以及数据关联内容等是否正确。

3）模型精度检查：模型的平面精度、高度精度是否符合该项目规定的技术要求，两方面的检查是在Autodesk 3ds Max、ArcGIS等软件中进行的。

4）模型的检查：分为模型自身的检查和场景中检查。

要素模型自身检查是在Max中进行，通过对照外业照片查看立面结构及贴图，可以很直观的看到模型，以此检查模型的完整性、贴图正确性、协调性、综合取舍、有无漏缝、穿插、闪面、模型间的位置关系等。以及检查外业拍摄的照片是否覆盖所有模型的尽可能多的位置。根据不同项目的要求看模型顶部结构是否作出。若照片上拍摄不到顶部，则根据DOM推断制作，要求形状比例基本一致。楼顶及其结构纹理优先从DOM获取，DOM不清晰或无法识别时采用颜色相近的公共纹理进行贴图。使用DOM贴图时，DOM上屋顶的阴影无需修改。

地形模型检查是在借助CityMaker Builder、Skyline TerraExplorer Pro等三维成果展示平台进行检查，检查内容包括否有褶皱、影像分辨率和制作范围是否合乎规定、地形模型是否缺失等

场景中检查主要是看模型在场景中的效果以及模型是否烘焙、相似模型外部色彩及结构表现是否一致、镂空材质是否达到预期效果等，同时是模型检查的补充。

5）附件质量检查：通过人工检查方式进行。

6）质量评价方法

为便于对质量管理和控制及评价，根据错误类型及错误对项目整体质量影响程度，制定A、B、C、D四个等级分类错误，错误归类采取避轻就重原则，所有错误都能给予相应错误等级分类，详见下表2错误等级分类表。

表2 错误等级分类表

单位成果质量评定时，每个质量元素得分采用减分的方法，总分为100分，A类错误扣42分，B类错误扣14分，C类错误扣4分，D类错误扣1分，同类错误扣分累计。每个质量元素得分Si=100-扣分。

总分计算方法为：S=Min（Si）。

单位成果质量得分按照下表3划分质量等级。

表3　质量等级评定标准

批成果检查完毕后，按照以下原则评定批成果质量等级：

a.优级：优良品率达到90%以上，其中优级品率达到50%以上。

b.良级：优良品率达到80%以上，其中优级品率达到30%以上。

c.合格：未达到上述标准，但无不合格单位成果。

d.不合格：不合格单位成果数量1。

3结论

在日常工作中遇到的影响三维模型数据质量的因素很多，它会产生于各种数据源及数据的制作和处理过程中。模型数据生产过程的质量控制对最终数据的质量起着相当重要的作用。本文通过分析三维模型建模过程中出现的质量问题，初步制定了一套行之有效的质量控制和检验方法。随着计算机、三维加工平台及三维地理信息平台技术改进，检验手段也会逐步得到改进和发展，并日趋成熟。

参考文献

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