基于遙感解譯樣本數據采集與整理的問題探討

何德俊，倪 峰， 夏小江

（1.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074）

遙感解譯樣本反映了地面照片和遙感影像之間的對照關系，解譯樣本制作是地理國情普查、監測工作順利開展的重要基礎內容之一。遙感解譯樣本數據包含地面照片和遙感影像實例數據。兩類數據分別從不同的側面反映地物影像形態特征，起到相互印證的作用，可以幫助解譯人員更高效地認知遙感影像所蘊含的信息。同時，樣本照片還可以作為教學資料指導后續解譯工作。本文在簡單介紹遙感影像解譯樣本數據的內容與屬性的基礎上，結合數據采集實際，重點闡述了解譯樣本數據整理的技術要求及質量控制措施。

1 數據內容及目錄組織結構

遙感影像解譯樣本數據包括：存放遙感影像解譯樣本數據照片屬性表、影像實例屬性表、照片和影像實例關系表的SMPDATA.mdb文件；實地照片文件（.jpg）；影像實例文件（.tif、.tfw、.xml）。當地面照片文件和遙感影像實例文件較少時，可以省級任務區為單位將各縣級測區的樣本數據合并保存在省級任務區子目錄中。每個省級任務區子目錄命名方式為：“SMP”+省級行政區劃6位數字代碼，如SMP130000，三類文件放置于同一個目錄下。當地面照片文件和遙感影像實例文件較多時，按照“SMP”+省級行政區劃6位數字代碼目錄和“SMP”+測區代碼目錄進行組織，如SMP130123，三類文件應放置于同一個目錄下[1]。圖1展示了遙感解譯樣本目錄的組織結構框架。

圖1 樣本數據成果目錄組織結構

2 地面照片采集相關要求

2.1 數量要求

監測工作中，應按照一定的拍攝比例采集外業調查路線上實際變化發生處的實地地面照片，具體比例可根據外業工作量進行確定，外業核查變化圖斑數低于總變化圖斑數20%的，實地照片拍攝比例應不低于60%。每個縣級測區范圍內，對于所有新增圖斑，其對應的每種覆蓋類型（最細一級類）一般至少應采集1個典型樣點，形成地面照片和遙感影像實例構成的完整解譯樣本數據[2]。該規定的出發點是：在確保成果質量的總要求下，不對外業作業量進行具體規定，因此對外業的有效性進行了強調。如果外業調查路線對變化圖斑的覆蓋率超過20%（外業路線左右各2 km緩沖區覆蓋的變化圖斑占總變化圖斑數的比例），可以不受上述60%指標的限制。

2.2 質量要求

拍攝時應盡可能水平持握相機，使其保持正常姿態，避免照片信息失真，因而誤導使用者。特殊情況下，相機俯仰角或橫滾角大于10°以上時，記錄其值。應盡可能拍攝離相機200 m范圍以內的景物，避免照片與遙感影像實例之間的空間對應關系失真，難以到達只能通過遠距離拍攝的景物。拍攝距離大于200 m時，應估測拍攝距離并記錄。可以現場估測，也可以內業確定拍攝對象位置后測算其與相機位置之間的距離得到。對于同一地物，可以采用不同角度、焦距拍攝，以便充分反映地物形態，從而提高照片的信息量。地面照片應盡可能使用精細模式保存，總像素數量應在200萬像素以上。由于數據量原因，不建議采用過大的總像素數量，建議一般控制在1 000萬像素以下[3]。地面照片的長寬尺寸不做限定，可根據相機情況合理設置。此外，拍攝的照片應地物清晰、主體明確、明暗適中，與主題無關或質量欠佳的照片應在整理時剔除。

圖2 水田近景拍攝

圖3 水田遠景拍攝

3 樣本數據庫整理技術要求

遙感影像解譯樣本數據庫由記錄地面照片屬性及文件名的PHOTO數據表、記錄遙感影像實例屬性信息及文件名的SMPIMG數據表以及反映地面照片和遙感影像實例對應關系的關系表PHOTO_IMG 3個表格構成。樣本數據庫整理時務必滿足如下要求：

1）地面照片文件的文件名與PHOTO數據表中的PHID屬性值必須一致。

2）地面照片采用JPG格式，后綴名為“.jpg”。文件名必須符合規范規定（PH+14位為時間：YYYYMMDDHHMMSS+7位經度：DDDMMSS+6位緯度：DDMMSS+3位照片方位角：DDD，方位角取值需在[0,359.99]之間），且與PHOTO數據表中屬性值對應關系一致[4]。

3）遙感影像實例應確保其數學基礎、坐標及投影信息務必正確，各文件能夠正常打開，并保證文件沒有多余，且文件名與SMPIMG數據表中的IMGID屬性值必須一致。

4）遙感影像實例文件采用TIF格式，后綴名為“.tif”。文件名必須符合規范規定（前2位RS，后面30位與地面照片命名方式一致，方位角取值也需在[0,359.99]之間），且與SMPIMG數據表中屬性值對應關系一致。

5）遙感影像實例與地面照片的對應關系必須保持一致，重點檢查兩者方位角是否相符合，如圖4所示。

圖4 CC碼為0833的地面照片和遙感實例關系圖

6）遙感影像實例的裁切范圍及裁切大小應符合生產規范（裁切長寬：511×511像素或1 023×1 023像素），且位置正確。

7）遙感影像解譯樣本數據庫結構必須與規范要求相一致（檢查SMPDATA.mdb數據庫的3個數據表：PHOTO數據表、SMPIMG數據表和PHOTO_IMG關系表是否創建，以及各字段屬性名稱、屬性類型和字段長度的定義是否正確）。

8）生成解譯樣本點的位置必須與解譯樣本數據庫中樣點地理環境描述相一致[5]。

9）遙感影像解譯樣本數據庫中SMPIMG數據表和PHOTO_IMG關系表的所有屬性項不能為空。

10）SMPIMG數據表中解譯樣本四角點坐標必須按左上、右上、左下、右下的順序填寫。

11）關系表PHOTO_IMG中的PHID屬性值必須與PHOTO數據表中的PHID屬性值一致；IMGID屬性值必須與SMPIMG數據表中IMGID屬性值一致。

12）遙感影像解譯樣本數據的分類碼、影像類型、影像分辨率值域必須正確。

13）影像及照片的拍攝時間屬性值需要采用年月日的時間組合方式，并且采用完全表示法的擴展格式：YYYY-MM-DDTHH:MM:SS[6]。

4 普遍性問題列舉

4.1 影響入庫和應用的問題

樣本數據庫中直接影響入庫的問題表現在：①樣本文件命名不符合規定要求（如：PHOTO數據表中PHTM、LONG、LAT、AZIM字段值與文件命名不符）[7]；②PHOTO_IMG關系表或SMPIMG數據表內容為空；③遙感影像實例數學基礎為地方坐標系，而非CGCS2000坐標系；④數據所在任務區不正確。

對于影響應用的問題主要表現在：①SMPIMG數據表中記錄的遙感影像實例四角點坐標錯誤（原因：利用tfw中記錄坐標計算的四角點坐標與填寫值差異較大）；②遙感影像實例的投影信息文件xml記錄的內容錯誤（原因：記錄的內容是規定之外的內容）[8]；③遙感影像實例的投影信息文件xml記錄的中央經線錯誤（原因：記錄的為地方坐標系的中央經線；“Central_Meridian”為“central_meridian”，首字母未大寫）；④遙感影像實例無對應地面照片。

4.2 其他不符合規定的問題

樣本數據庫中其他不符合規定的問題主要體現在：①地面照片的拍攝時間在實際拍攝時間之前（比如：2000-01-01T10:12:13，1970**，1999**）；② SMPIMG數據表中SRCBAND字段值與遙感影像實例波段數不一致；③PHOTO數據表DOP、AZIMP項分別記錄位置定位平面精度水平、方位角準確程度，但填寫值為0，不符合實際情況（原因：如果缺省，應為空，而不能填0）；④PHOTO_IMG關系表FDATE字段記錄最后檢查完成日期，填寫為2010-05-31（原因：此時間早于樣本數據采集時間）[9]；⑤相機橫滾角超過90°，相機俯仰角超過90°；⑥遙感影像實例采用GeoTiff格式，坐標加了帶號；⑦PHOTO數據表字段定義順序與規定不符。

5 解譯樣本質量控制措施

5.1 檢查內容及具體檢查項

檢查內容包括數據完整性、數據組織、數學基礎、數據文件名及格式以及數據內容。對于地面照片，應檢查地面照片文件格式與命名是否正確、文件是否能夠打開；對于遙感影像實例，應檢查遙感影像實例文件格式與命名是否正確、數學基礎是否正確、坐標及投影信息數據是否正確、各文件是否能夠打開、遙感影像實例裁切范圍是否合適；對于遙感影像解譯樣本數據庫，則應檢查SMPDATA.mdb數據庫的3個數據表：PHOTO數據表、SMPIMG數據表、PHOTO_IMG關系表是否創建、屬性名稱定義是否正確、屬性類型定義是否正確、3個數據表中屬性項的必填項是否有錯漏、屬性項的可選項是否有錯、屬性項的可選項為空時需統計的空值數目。

5.2 檢查單元缺陷分類

表1 檢查單元缺陷分類

對于以下兩類錯誤，在檢查總體情況中說明，不作為檢查單元個體錯誤：①SMPDATA.mdb數據庫缺失、數據表定義錯誤、屬性項定義錯誤；②同一任務區的地面照片與遙感影像實例文件不對等。

6 結 語

遙感影像解譯樣本制作是一項新任務，是地理國情監測的主要成果之一。影響遙感影像解譯樣本數據整理的因素很多，筆者結合多個測區的生產經驗，闡述了地面照片采集的工作要點，并對遙感解譯樣本數據的處理方法及常見問題作了較為詳細的歸納與總結，同時也提出了質量控制措施，對相關工作的規范化作業具有參考價值，也對提高樣本制作效率和樣本質量具有重要意義。