湖北省三調(diào)正射影像質(zhì)量控制實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)

陳 蓉,王 博,馬隨陽(yáng)

（1. 武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430065；2. 湖北省測(cè)繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，湖北 武漢 430074；3. 長(zhǎng)江宜昌航道局，湖北 宜昌 443007）

三調(diào)工作中重要的一步是利用高分辨率遙感數(shù)據(jù)制作遙感正射影像圖，以正射影像圖為基礎(chǔ)，明確實(shí)地調(diào)查土地的地類、面積和權(quán)屬，全面掌握全國(guó)耕地、園地、林地、草地、商服、工礦倉(cāng)儲(chǔ)、住宅、公共管理與公共服務(wù)、交通運(yùn)輸、水域及水利設(shè)施用地等地類分布及利用狀況。因此，提供高質(zhì)量的高分辨率正射影像對(duì)三調(diào)意義重大，直接影響后續(xù)工作。本文通過(guò)對(duì)湖北省第三次國(guó)土調(diào)查（省三調(diào)）正射影像的質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的總結(jié)，提出省三調(diào)質(zhì)量控制方法及措施，提高正射影像生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制水平。

1 湖北省第三次國(guó)土調(diào)查正射影像基本情況

按照《第三次全國(guó)土地調(diào)查正射影像生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》的要求，第三次全國(guó)土地調(diào)查任務(wù)中的正射影像包括覆蓋全國(guó)1∶10 000正射影像和城市建成區(qū)1∶2 000正射影像，以地面分辨率來(lái)區(qū)分就是全國(guó)制作0.5 m地面分辨率正射影像，城市建成區(qū)為0.2 m 地面分辨率正射影像。湖北省結(jié)合自身的實(shí)際情況，多地要求縣城城關(guān)區(qū)域采用優(yōu)于0.1 m 分辨率航空攝影數(shù)據(jù)制作1∶1 000正射影像，鄉(xiāng)鎮(zhèn)核心區(qū)域要求采用優(yōu)于0.2 m分辨率航空攝影數(shù)據(jù)制作1∶2 000正射影像。在實(shí)際作業(yè)時(shí)，縣城城關(guān)區(qū)域一般使用有人飛機(jī)或者大型無(wú)人機(jī)進(jìn)行航空攝影。鄉(xiāng)鎮(zhèn)核心區(qū)域則由于非常分散并且面積不大，同時(shí)無(wú)人機(jī)在測(cè)繪行業(yè)的應(yīng)用也已非常成熟[1-2]，因此，主要采用的是旋翼型無(wú)人機(jī)進(jìn)行傳統(tǒng)航空攝影或者傾斜攝影，其他區(qū)域則采用國(guó)家下發(fā)的正射影像。在湖北省第三次全國(guó)土地調(diào)查正射影像生產(chǎn)中，有衛(wèi)星、有人飛機(jī)、無(wú)人機(jī)（其中衛(wèi)星平臺(tái)就主要有高分系列、北京二號(hào)、高景一號(hào)、World-View 等國(guó)內(nèi)外主流遙感衛(wèi)星，飛機(jī)平臺(tái)有傳統(tǒng)有人固定翼飛機(jī)、三角翼飛機(jī)、固定翼無(wú)人機(jī)、多旋翼無(wú)人機(jī)），從傳統(tǒng)攝影方式到傾斜攝影方式，比例尺有1∶1 000、1∶2 000、1∶10 000，有按矩形分幅、縣級(jí)行政區(qū)域分幅，因此具有多數(shù)據(jù)源多比例尺的特征。由此可見，湖北省第三次國(guó)土調(diào)查正射影像具有多平臺(tái)、多源、多比例尺的特點(diǎn)。

2 質(zhì)量評(píng)價(jià)流程

按照《數(shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》[3]規(guī)定和實(shí)際質(zhì)量評(píng)價(jià)工作要求，正射影像的質(zhì)量評(píng)價(jià)具體流程設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 質(zhì)量評(píng)價(jià)流程

其中，文檔資料審核內(nèi)容主要為三大件，技術(shù)設(shè)計(jì)書、技術(shù)總結(jié)、檢查報(bào)告。抽樣按照《數(shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》規(guī)定抽取。

3 質(zhì)量評(píng)價(jià)內(nèi)容及方式

考慮到湖北省第三次全國(guó)土地調(diào)查正射影像生產(chǎn)的實(shí)際情況，結(jié)合國(guó)家相關(guān)質(zhì)量檢查與驗(yàn)收的規(guī)范，本項(xiàng)目的質(zhì)量元素并未考慮時(shí)間精度和表征質(zhì)量，檢查內(nèi)容主要包括空間參考系、位置精度、邏輯一致性、影像質(zhì)量、附件質(zhì)量五大質(zhì)量元素。下文將對(duì)每項(xiàng)質(zhì)量元素的評(píng)價(jià)內(nèi)容、方式以及易錯(cuò)點(diǎn)進(jìn)行分析。

3.1 空間參考系

空間參考系利用GIS軟件、查看XML文件或者自動(dòng)檢查軟件檢查等方式，內(nèi)業(yè)核查分析成果的大地基準(zhǔn)、地圖投影。該質(zhì)量元素的檢查項(xiàng)均是符合性檢查，因此，生產(chǎn)過(guò)程中需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，已出現(xiàn)的問(wèn)題主要有坐標(biāo)系統(tǒng)未定義或者定義錯(cuò)誤，投影文件中投影方式錯(cuò)誤等。

3.2 位置精度

平面精度評(píng)價(jià)采用檢測(cè)點(diǎn)比較法，檢測(cè)點(diǎn)可通內(nèi)業(yè)和外業(yè)2 種方式獲取，內(nèi)業(yè)上可從已有驗(yàn)收合格的同精度或者高精度的地形圖、DOM中獲取，或者直接套合在一起檢查，也可通過(guò)攝影測(cè)量方法（空三加密點(diǎn)法、立體采集法）獲取檢測(cè)點(diǎn)；外業(yè)則通過(guò)HBCORS采集，采集檢測(cè)點(diǎn)要求為影像上明顯特征點(diǎn)。

縣級(jí)三調(diào)補(bǔ)充影像基本按照矩形分幅提交驗(yàn)收，考慮到正射影像的生產(chǎn)流程以及質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的時(shí)效性，精度統(tǒng)計(jì)的時(shí)候按多個(gè)圖幅組成一個(gè)區(qū)進(jìn)行位置精度評(píng)價(jià)，可提高作業(yè)效率，通過(guò)多年來(lái)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，該做法對(duì)成果最終的符合性影響非常有限，可以滿足平面精度評(píng)價(jià)的需要。在實(shí)際量取距離時(shí)，可采用鐘生偉[4]等總結(jié)的一套檢測(cè)點(diǎn)快速精度統(tǒng)計(jì)的作業(yè)流程。

3.3 邏輯一致性

內(nèi)業(yè)核查成果的邏輯一致性，主要檢查數(shù)據(jù)命名、數(shù)據(jù)格式是否正確。此項(xiàng)也為符合性檢查，容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤為數(shù)據(jù)格式或文件命名不符合設(shè)計(jì)要求。

3.4 影像質(zhì)量

內(nèi)業(yè)檢查數(shù)據(jù)地面分辨率、圖幅范圍、色彩模式、色彩特性、影像噪聲、信息丟失。地面分辨率可通過(guò)TFW文件查看，也可直接使用GIS軟件打開影像查看屬性或量取，圖幅范圍、影像特性（色彩模式、色彩特性、影像噪聲、信息丟失）可使用GIS 或者其他看圖軟件檢查（建議使用GIS 軟件，以方便進(jìn)行范圍標(biāo)注及面積統(tǒng)計(jì)）。容易出現(xiàn)的問(wèn)題有線狀地物易錯(cuò)位，橋梁、房屋扭曲，山體拉花，過(guò)度曝光，云影導(dǎo)致信息丟失，圖幅范圍錯(cuò)誤等情況，其中圖幅范圍錯(cuò)誤主要表現(xiàn)為未按要求外擴(kuò)，圖幅范圍為符合性檢查，直接影響成果的合格與否。

3.5 附件質(zhì)量

內(nèi)業(yè)檢查文檔、附件（元數(shù)據(jù)、縣域鑲嵌塊信息文件）完整性、正確性、權(quán)威性。其中省級(jí)三調(diào)正射影像元數(shù)據(jù)、縣域鑲嵌塊信息文件中的屬性項(xiàng)定義、坐標(biāo)系統(tǒng)定義等符合項(xiàng)為生產(chǎn)和檢查中的重點(diǎn)內(nèi)容。縣級(jí)三調(diào)補(bǔ)充的影像由于單純作為三調(diào)底圖，不作為三調(diào)的最終成果提交。為降低作業(yè)成本，更好地完成三調(diào)任務(wù)，元數(shù)據(jù)一般為文本形式或不要求制作元數(shù)據(jù)。

4 質(zhì)量問(wèn)題分析及建議

通過(guò)對(duì)湖北省三調(diào)影像質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的總結(jié)，在正射影像生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了不少共性問(wèn)題，從這些問(wèn)題也可以一定程度上反映行業(yè)內(nèi)普遍面臨的挑戰(zhàn)。

1）技術(shù)文檔存在內(nèi)容缺失，內(nèi)容錯(cuò)誤，文檔編制隨意的情況，主要存在于縣級(jí)三調(diào)單位，一方面是技術(shù)力量薄弱，編寫人員和審核人員水平參差不齊；另一方面是對(duì)設(shè)計(jì)的不重視，會(huì)出現(xiàn)一些前后矛盾以及常識(shí)性的錯(cuò)誤。因此，生產(chǎn)單位、管理單位應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)和交流，強(qiáng)化設(shè)計(jì)的各項(xiàng)程序，并確保設(shè)計(jì)與生產(chǎn)不能脫節(jié)。

2）從提交的成果可以明顯看出不同的作業(yè)方式和生產(chǎn)軟件，有傳統(tǒng)攝影測(cè)量生產(chǎn)軟件（INPHO、像素工廠、Geoway 等），也有三建模軟件（CC），而利用CC 生產(chǎn)所謂的真正射影像（TDOM），在利用實(shí)際像素進(jìn)行查看時(shí)，邊緣粘連情況非常嚴(yán)重，這是由于CC 是全過(guò)程自動(dòng)化生產(chǎn)，因此無(wú)法對(duì)其中間成果進(jìn)行編輯，導(dǎo)致影像質(zhì)量不能夠符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

3）由于在地形變化處容易引起如道路、房屋、高架橋梁變形，因此，在過(guò)程DEM 數(shù)據(jù)編輯過(guò)程中，應(yīng)著重對(duì)地形變化處進(jìn)行編輯處理。線狀地物或者建筑物出現(xiàn)錯(cuò)位情況，一般是由于鑲嵌線直接穿越導(dǎo)致的。鑲嵌線一般都通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成，目前算法對(duì)于避開房屋、線狀地物的成功率還不算太好[5-7]。影像鑲嵌時(shí)最大可能運(yùn)用影像的中心區(qū)域鑲嵌線應(yīng)避開大型建筑物和影像差異較大的地方，盡量選擇河、路、溝、渠、田埂等線狀地物的邊沿，盡量避免在同一道路上來(lái)回穿越，避免切割人工地物。應(yīng)經(jīng)過(guò)合理有效的影像鑲嵌來(lái)消除不同航片上由于高層建筑、高架橋等投影差造成的地物錯(cuò)位的現(xiàn)象。

4）杜絕在坐標(biāo)系統(tǒng)定義、投影參數(shù)定義、文件格式、文件命名、地面分辨率、影像外擴(kuò)、元數(shù)據(jù)屬性項(xiàng)定義等不符合項(xiàng)上出現(xiàn)錯(cuò)誤，減少其他影像質(zhì)量問(wèn)題，在很大程度上可以確保最終成果符合設(shè)計(jì)和規(guī)范。

5）從質(zhì)量驗(yàn)收過(guò)程也可以看出，國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星拍攝的衛(wèi)片經(jīng)過(guò)處理后生產(chǎn)出來(lái)的DOM 數(shù)學(xué)精度與國(guó)外遙感衛(wèi)星沒有明顯差距，但是在影像的色彩、清晰度（同一分辨率的情況下）上，國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星還是略遜于國(guó)外的遙感衛(wèi)星[8]。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)湖北省第三次國(guó)土調(diào)查正射影像的質(zhì)量評(píng)價(jià)工作進(jìn)行總結(jié)，并將正射影像質(zhì)量評(píng)價(jià)涉及的質(zhì)量元素的評(píng)價(jià)內(nèi)容、方式以及易錯(cuò)點(diǎn)進(jìn)行了分析，通過(guò)質(zhì)量評(píng)價(jià)工作反演生產(chǎn)問(wèn)題，從技術(shù)和管理方面對(duì)正射影像的生產(chǎn)提供一定的建議，在正射影像的生產(chǎn)和質(zhì)量檢查工作中均有一定的指導(dǎo)意義。