寧夏高分影像圖及基礎(chǔ)地理底圖編制

齊娟，官瑞芬，韓芬，吳兆萍，楊婭婷

（寧夏回族自治區(qū)遙感測繪勘查院寧夏回族自治區(qū)遙感中心，寧夏 銀川 750021）

1 背景

針對寧夏地區(qū)的發(fā)展需求，在已有地質(zhì)礦產(chǎn)、水工環(huán)等專業(yè)調(diào)查研究成果的基礎(chǔ)上，以科學(xué)簡潔的方式將高分影像與礦產(chǎn)資源分布、地下水資源開發(fā)有機(jī)關(guān)聯(lián)，在編制寧夏高分衛(wèi)星遙感影像圖和基礎(chǔ)地理底圖的基礎(chǔ)上，配合完成地質(zhì)礦產(chǎn)、水工環(huán)等專題圖件編著，最終合編完成寧夏地質(zhì)安全保障圖集，為寧夏的各級政府領(lǐng)導(dǎo)決策和制定規(guī)劃的提供基礎(chǔ)性資料。

2 研究方法

采用遙感影像專業(yè)軟件對獲取的高分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行幾何精校正、分辨率融合、波段合成、勻光勻色、鑲嵌等技術(shù)處理，生產(chǎn)高分、高精、高清的高分影像數(shù)據(jù)，整理更新全區(qū)行政境界、水系、交通、行政駐地、旅游景點(diǎn)、火車站、飛機(jī)場等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，利用ArcGIS 和Photoshop 等軟件完成寧夏全區(qū)、5 個(gè)地級市、22 個(gè)縣區(qū)的高分衛(wèi)星影像圖和基礎(chǔ)地理底圖的編制。

3 總體技術(shù)路線

以ArcGIS 為軟件平臺，更新現(xiàn)有寧夏全區(qū)行政界線、交通、水系、行政駐地、地貌、旅游景點(diǎn)、城區(qū)主干道等矢量數(shù)據(jù)，完成基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的更新，編制省級、地級市、縣（區(qū)、市）級基礎(chǔ)地理底圖。通過獲取高分一號、高分二號衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，編制省級、地級市、縣（區(qū)、市）級高分衛(wèi)星影像圖。

數(shù)學(xué)基礎(chǔ)采用2000 國家大地坐標(biāo)系，高斯-克呂格投影，6 度分帶，1985 國家高程基準(zhǔn)。全區(qū)圖件采用1：35 萬比例尺，五個(gè)地級市圖件采用1：25 萬比例尺，22 個(gè)縣區(qū)圖件采用1：10 萬比例尺。

4 實(shí)施方案

（1）高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取與處理。2016 年，國家國防科工局批準(zhǔn)“依托自治區(qū)遙感測繪勘查院設(shè)立‘高分辨率對地觀測系統(tǒng)寧夏數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心’（簡稱高分寧夏中心）”。同年4 月，經(jīng)國家高分辦授權(quán)，中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心為我院提供了高分?jǐn)?shù)據(jù)下載授權(quán)通道,通過中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心數(shù)據(jù)查詢平臺可以下載高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

高分衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)（1A 級產(chǎn)品）接收后，利用PCL-GXL軟件經(jīng)影像導(dǎo)入、控制點(diǎn)采集、同名點(diǎn)采集與優(yōu)化、正射校正、分辨率融合、位深調(diào)整、波段組合、勻光勻色、鑲嵌等處理，生成正射影像產(chǎn)品（3 級），此成果即可編制高分衛(wèi)星影像圖及基礎(chǔ)地理更新底圖。高分衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)處理流程見圖1。

圖1

（2）基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)整理。收集整理已有的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，主要根據(jù)2017 年分辨率為1 米的高分二號正射衛(wèi)星影像成果作為底圖，參考收集資料對寧夏省內(nèi)，行政界線、道路、水系等主要地理要素做數(shù)字化更新處理，使其正確反映各要素的地理位置、形態(tài)、名稱及相關(guān)的地理信息。

（3）圖件編制?；A(chǔ)地理底圖和高分衛(wèi)星影像圖編制采用ArcGIS 軟件，按相關(guān)國家編圖規(guī)范，圖內(nèi)各基礎(chǔ)地理要素內(nèi)容規(guī)范統(tǒng)一，圖面清晰、層次分明，主題突出。后期圖面整飾采用Photoshop 軟件，整飾圖面需添加圖名、指北針、比例尺、花邊、影像數(shù)據(jù)類型、接收日期、編制單位及時(shí)間等要素，使其美觀大方。編圖基礎(chǔ)地理主要內(nèi)容見表1所示。

①基礎(chǔ)地理底圖?；A(chǔ)地理底圖均采用色帶效果突出主區(qū)范圍，省政區(qū)圖按市政行政單元設(shè)區(qū)域色，省轄市政區(qū)圖按縣級行政單元設(shè)區(qū)域色，縣（市、區(qū)）政區(qū)圖按鄉(xiāng)級行政單元設(shè)區(qū)域色。

②高分衛(wèi)星影像地圖。衛(wèi)星影像地圖具有鮮明的特點(diǎn)，以豐富的影像細(xì)節(jié)去表現(xiàn)區(qū)域的地理外貌，比單純使用線劃的地圖信息量豐富，真實(shí)直觀、生動形象，富于表現(xiàn)力。所以影像地圖編制只需簡單的線劃符號和注記表示。

③圖件編制標(biāo)準(zhǔn)。通過編制全區(qū)、5 個(gè)地市、22 個(gè)縣區(qū)3 個(gè)行政級別的高分衛(wèi)星影像圖和行政區(qū)劃圖，形成一套編圖標(biāo)準(zhǔn)，包括圖廓整飾要求、圖面整飾要求、地理要素整飾要求。編制標(biāo)準(zhǔn)示例如圖2 所示。

表1 基礎(chǔ)地理要素內(nèi)容

圖2

5 質(zhì)量管理

（1）影像質(zhì)量控制。數(shù)學(xué)精度檢查包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)檢查、平面位置精度檢查、接邊精度檢查。

數(shù)學(xué)基礎(chǔ)檢查：檢查數(shù)字正射影像圖生產(chǎn)采用的平面坐標(biāo)系和高程基準(zhǔn)是否滿足設(shè)計(jì)要求。

平面位置精度檢查：數(shù)字正射影像圖的平面位置中誤差不應(yīng)大于表2 規(guī)定，困難地區(qū)放寬0.5 倍，明顯地物點(diǎn)平面位置中誤差的兩倍為其最大誤差（表2）。

表2 平面位置中誤差 （mm）

接邊精度檢查：數(shù)字正射影像圖應(yīng)與相鄰影像圖接邊，相鄰圖幅接邊誤差不應(yīng)大于2 個(gè)像元，接邊處影像清晰無錯位，色彩均衡。

（2）影像質(zhì)量檢查。①色彩模式。根據(jù)遙感影像圖編制要求，需將4 個(gè)段波的高分遙感正射影像，做波段組合，由R3 G2 B1 真彩色合成，即3、2、1 波段分別賦予紅、綠、藍(lán)色，則獲得自然彩色合成圖像，圖像的色彩與原地區(qū)或景物的實(shí)際色彩一致。②色彩特征。影像應(yīng)反差適中，色調(diào)均勻，紋理清楚，層次豐富，無明顯失真，灰度直方圖一般呈正態(tài)分布；③影像缺損。避免出現(xiàn)影像缺損（如影像紋理不清、噪聲、影像模糊、影像扭曲、錯開、裂縫、漏洞、污點(diǎn)、劃痕等）而造成無法判讀影像信息和精度損失。

（3）影像圖件質(zhì)量控制。①項(xiàng)目所出圖件主要用于瀏覽，因此要求圖面美觀、大方、字跡清晰可辨，不遮擋主要特征影像；②圖廓整飾按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)圖幅大小選擇標(biāo)注字體大小，圖名、指北針、比例尺、圖例等要素的放置位置等，輸出地圖以JPG/TIFF 為主要存儲格式。

（4）質(zhì)量控制措施。項(xiàng)目實(shí)行項(xiàng)目負(fù)責(zé)制和崗位負(fù)責(zé)制管理，在質(zhì)量檢查中如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，及時(shí)解決，以保證各階段工作順利進(jìn)行。過程檢查是對數(shù)據(jù)生產(chǎn)及圖件制作應(yīng)進(jìn)行100%檢查，檢查出的問題、錯誤，復(fù)查的結(jié)果應(yīng)在檢查記錄中記錄；過程檢查提出的質(zhì)量問題，作業(yè)人員應(yīng)認(rèn)真修改；過程檢查的檢查記錄隨成果資料一并提交最終質(zhì)量檢查部門；經(jīng)過程檢查不合格或未達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)要求的影像數(shù)據(jù)，應(yīng)全部退回重新生產(chǎn)，生產(chǎn)成果須重新實(shí)施過程檢查，直至合格。

6 結(jié)語

本次圖集編制工作取得了以下成果：生產(chǎn)出一批2017 年度不同分辨率、不同時(shí)相的國產(chǎn)高分衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，為后期區(qū)域性數(shù)據(jù)共享奠定基礎(chǔ)；編制完成2017 年度寧夏全區(qū)各市縣系列高分影像圖件和基礎(chǔ)地理底圖，可作為相關(guān)部門、領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行區(qū)情查詢?yōu)g覽、決策分析和輔助規(guī)劃的有力技術(shù)支撐；編圖過程中培養(yǎng)了一批高分?jǐn)?shù)據(jù)處理專業(yè)技術(shù)人員和對國家各個(gè)比例尺編圖規(guī)范掌握熟練的技術(shù)人員，為日后編纂其他類型圖集奠定了人才基礎(chǔ)。但由于本次工作時(shí)間緊任務(wù)重，編圖工作存在一些問題：與地質(zhì)、礦產(chǎn)、水工環(huán)專業(yè)在編制圖件時(shí)各行業(yè)采用的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和編圖軟件不一致，帶來一定的工作困難；編制市縣圖件時(shí)，初始比例尺設(shè)計(jì)過小，導(dǎo)致出圖效果不好，這些問題在后續(xù)都做了一定的修正。