地理國情普查遙感解譯樣本庫的制作流程

□ 郭明崗（山西省基礎地理信息院，山西太原030001）

地理國情普查遙感解譯樣本庫的制作流程

□ 郭明崗
（山西省基礎地理信息院，山西太原030001）

本文對地理國情普查遙感解譯樣本庫的制作流程做了詳細介紹，通過實例總結了各個環(huán)節(jié)的作業(yè)方法和技術要求，并且分析了質量控制的主要內容。

地理國情普查；解譯樣本；遙感

0.引言

目前，第一次全國地理國情普查[1]工作正在緊鑼密鼓地進行著，遙感解譯樣本庫是其中不可缺少的部分。利用地面照片和遙感影像之間的對照關系，可以為判讀解譯人員建立對相關圖斑或要素的正確認識提供重要支持。

1.制作流程

遙感解譯樣本制作的技術流程如圖1。

其中準備工作主要是人員安排，車輛、設備配備，軟件安裝，相關數(shù)據(jù)（包括遙感影像數(shù)據(jù)、基礎測繪數(shù)據(jù)等）的準備。

圖1 遙感解譯樣本制作的技術流程

2.拍攝地面照片

2.1 拍攝要求：

《遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)技術規(guī)定》從照片的數(shù)量、質量、典型性、均勻性等各方面提出了要求[2]為了保證樣本庫能更加充分有效地利用，拍攝地面照片時還應該注意幾個方面：

（1）面積大、數(shù)量多的圖斑類型應多拍些樣本，如旱地（0120）、闊葉林（0311）等，反之可以少拍一些。

（2）地表覆蓋類型復雜、圖斑密度大的地方應多拍些樣本，反之少拍。

（3）各種類型的遙感影像上都要有足夠數(shù)量的解譯樣本及對應的地面照片。比如在解譯地表覆蓋類型時分別用了不同時相、不同分辨率、不同類型的遙感影像，就需要在不同的影像上采集樣本。

（4）各種類型的地形地貌上都要有一定數(shù)量的解譯樣本及對應的地面照片。如高覆蓋度草地（0411）在山地有、在丘陵地有、在平地上也有，這就需要在不同的地區(qū)都拍攝有解譯樣本。

2.2 設計外業(yè)路線

為了節(jié)省時間和精力，拍攝前應該利用已有的基礎測繪資料，在室內設計好外業(yè)拍攝路線，統(tǒng)籌安排各項資源。

2.3 拍攝時的注意事項

（1）相機姿態(tài)、拍攝距離等應符合相關規(guī)定。

（2）拍攝時相機應處于靜止穩(wěn)定狀態(tài)，避免拍攝時人為顫抖，更應避免在行車過程中拍攝。

（3）盡量使用支持自動記錄相關參數(shù)的相機，以便于后期的數(shù)據(jù)入庫。市場上一些測繪公司將GPS接收機與相機結合，拍攝時可以自動記錄相關照片的經(jīng)緯度、高程、觀測到的衛(wèi)星數(shù)量等，同時能記錄相機的俯仰角、橫滾角、照片方位角等，這些數(shù)據(jù)在制作數(shù)據(jù)庫時直接導入即可，極大地提高了工作效率，并且保證了數(shù)據(jù)質量。

（4）相關地物盡量拍攝完整、主題明確。如圖2拍攝的多層獨立房屋建筑（0541）可以作為（0541）樣本，而圖3由于拍攝不完整而不能作為樣本；圖4拍攝的綠化草地（0422）可以作為樣本，而圖5由于主題不明確不能作為綠化草地的樣本。

圖2 可以作為（0541）樣本的照

圖3 不能作為（0541）樣本的照片

圖4 可以作為（0422）樣本的照片

圖5 不能作為（0422）樣本的照片

3.制作遙感影像實例

根據(jù)地面照片的拍攝點經(jīng)緯度、照片方位角和拍攝距離，得到拍攝對象的位置，以此作為遙感影像實例的中心點，從采集圖斑所用的影像上裁切長寬為511×511像素大小的遙感影像，并且在此影像上標繪出地面照片拍攝位置。

拍攝地面照片后，很可能有部分照片或遙感影像不能滿足要求，這就需要在室內將地面照片和遙感影像逐一進行甄別、篩選、剔除。主要考慮以下幾個方面：

（1）分類是否正確。有些地面照片由于拍攝者認識的偏差，導致地表覆蓋分類錯誤或模棱兩可。如果確定是代碼錯誤就直接改正，模棱兩可的建議直接剔除。如圖6應為闊葉灌木林（0321）的地面照片及其對應的裁切影像，經(jīng)常會被錯分為高覆蓋度草地（0411）。

圖6 示例樣本

（2）樣本是否典型。有些照片和裁切影像雖然分類代碼都正確，但不是典型的地表覆蓋類型，不能給樣本的使用者提供參考價值，如一年撂荒地的地面照片是許多雜草，就不能作為草地或旱地的樣本。這些樣本也應剔除。

（3）地面照片或遙感影像不清晰的不應作為樣本。如圖7和圖8。

（4）照片和遙感影像季相不同的。如遙感影像是冬天拍攝的，有冰雪覆蓋，而地面照片是夏天拍攝的，植被茂盛。這些樣本同樣沒有價值。

圖7 地面照片不清晰的樣本

（5）照片和遙感影像不一致的。由于遙感影像和地面照片的時間不同，必然導致相關覆蓋類型會不盡一致。比如近幾年的退耕還林、退耕還草活動，比如大型工程的建設活動等都會導致地表覆蓋類型的變化。

4.數(shù)據(jù)庫的建立

根據(jù)《遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)技術規(guī)定》，地面照片和遙感影像實例的屬性信息存儲在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫采用Access[3]格式，保存在數(shù)據(jù)庫文件中，后綴名為“.mdb”。數(shù)據(jù)庫由三個表構成，分別為記錄地面照片屬性及文件名的PHOTO數(shù)據(jù)表，記錄遙感影像實例屬性及文件名的SMPIMG數(shù)據(jù)表以及反映地面照片和遙感影像實例對應關系的PHOTO_IMG關系表。

4.1 數(shù)據(jù)庫的設計

PHOTO數(shù)據(jù)表包含地面照片的18個屬性和文件名共19個字段；SMPIMG數(shù)據(jù)表包含遙感影像實例的13個屬性和文件名共14個字段；關系表PHOTO_IMG定義數(shù)據(jù)表PHOTO和SMPIMG之間的關系，并記錄這種關系建立的一些信息，共包含5個字段。根據(jù)相關規(guī)定設計各個表的結構和各個字段的名稱、數(shù)據(jù)類型、單位、可否為空等屬性。

圖8 遙感影像不清晰的樣本

4.2 數(shù)據(jù)錄入

如果使用的相機支持數(shù)據(jù)自動錄入，在PHOTO數(shù)據(jù)表中的許多屬性數(shù)據(jù)就可以自動獲取，如照片的標識符、文件名、拍攝時間、拍攝點的經(jīng)緯度、高程、照片方位角、拍攝距離、相機的俯仰角和橫滾角、相機焦距等，而另外一些屬性必須通過人機交互的方式錄入，如樣點地理環(huán)境描述、拍攝者等。

SMPIMG數(shù)據(jù)表中，遙感影像四個角點的經(jīng)緯度坐標可以根據(jù)PHOTO表中的拍攝點坐標計算得出從而自動錄入，文件名和標識符也可以自動錄入，其他屬性項如影像的類型、分辨率、拍攝時間和波段數(shù)需要手工錄入，可以參考元數(shù)據(jù)的MPID（主要影像數(shù)據(jù)源）和MSID（補充影像數(shù)據(jù)源）層[4]的相關屬性。

關系表PHOTO_IMG中，地面照片的標識符和遙感影像的標識符自動錄入，其他屬性項都需

要人工輸入。

4.3 關聯(lián)

數(shù)據(jù)表和關系表之間應建立對應關系，如圖9。

圖9 遙感解譯樣本數(shù)據(jù)庫表間關系

5.補充樣本

有兩種情況需要補充樣本。

（1）有疑問的圖斑。地表覆蓋分類采集時必然會發(fā)現(xiàn)許多覆蓋類型內業(yè)難以確認，也無相關樣本可參考，這種情況應作記錄，需要補充相關樣本。

（2沒有采集到的樣本或數(shù)量過少的樣本。有些地表覆蓋類型采集樣本時沒有遇到，或遇到的較少，內業(yè)解譯時發(fā)現(xiàn)某一類型圖斑較多，而樣本數(shù)量過少，不符合有關規(guī)定，這種情況也應作記錄，補充樣本。

樣本補充工作可以在內業(yè)采集解譯完成后專程進行，也可在外業(yè)核查圖斑時進行。

補充后的樣本成果應與原樣本成果及時合并。

6.質量控制

與其他測繪產(chǎn)品一樣，遙感解譯樣本庫的質量控制應嚴格執(zhí)行兩級檢查、一級驗收制度，本文不再贅述。本文重點就質量檢查的內容加以分析，主要包括五個方面[5]。

（1）樣本數(shù)量。檢查各類圖斑的樣本數(shù)量是否符合要求。

（2）樣本分布。檢查樣本分布與地表覆蓋類型分布、外業(yè)核查軌跡是否符合。

（3）地面照片質量。檢查地面照片是否清晰，其主題是否明確，拍攝姿態(tài)、距離等是否存在問題。

（4）遙感影像實例。檢查影像的數(shù)學基礎是否正確，影像的元數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)是否正確、規(guī)范，裁切范圍、像素大小是否規(guī)范，與地面照片類型是否一致等。

（5）解譯樣本數(shù)據(jù)庫。檢查數(shù)據(jù)表的結構、數(shù)據(jù)類型是否正確，內容是否正確、規(guī)范、完整，相關描述是否簡捷清晰，數(shù)據(jù)表之間的關系是否正確。

7.成果上交

遙感解譯樣本成果主要分三個部分，應分別放在規(guī)定的目錄下。

（1）數(shù)據(jù)庫文件SMPDATA.mdb。

（2）地面照片文件，后綴為.jpg。

（3）遙感影像實例文件（*.tif）及其所屬的坐標信息文件（*.tfw）和投影信息文件（*.xml）。

8.結束語

本文對地理國情普查遙感解譯樣本的制作做了詳細的分析研究，設計了樣本制作的工藝流程，并對其質量控制的內容加以探討對相關工作的規(guī)范化作業(yè)具有參考價值，對提高樣本制作效率和樣本質量具有重要意義。

【1】第一次全國地理國情普查實施方案[S].國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室，2013 （09）.

【2】遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)技術規(guī)定[S].國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室，2013 （08）.

【3】王誠君，楊全月，聶娟.Office 2010高效應用從入門到精通[M].北京：清華大學出版社，2013.

【4】地理國情普查數(shù)據(jù)生產(chǎn)元數(shù)據(jù)規(guī)定[S].國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室，2014 （04）.

【5】地理國情普查過程質量監(jiān)督抽查規(guī)定[S].國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室，2013（12）.

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2095-7319（2015）03-0025-05

郭明崗（1980—），男，工程師，畢業(yè)于太原理工大學，主要從事地理信息系統(tǒng)和航空攝影測量工作。