寧夏高分影像圖及基礎地理底圖編制

齊娟，官瑞芬，韓芬，吳兆萍，楊婭婷

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

1 背景

針對寧夏地區的發展需求，在已有地質礦產、水工環等專業調查研究成果的基礎上，以科學簡潔的方式將高分影像與礦產資源分布、地下水資源開發有機關聯，在編制寧夏高分衛星遙感影像圖和基礎地理底圖的基礎上，配合完成地質礦產、水工環等專題圖件編著，最終合編完成寧夏地質安全保障圖集，為寧夏的各級政府領導決策和制定規劃的提供基礎性資料。

2 研究方法

采用遙感影像專業軟件對獲取的高分數據進行幾何精校正、分辨率融合、波段合成、勻光勻色、鑲嵌等技術處理，生產高分、高精、高清的高分影像數據，整理更新全區行政境界、水系、交通、行政駐地、旅游景點、火車站、飛機場等基礎地理數據，利用ArcGIS 和Photoshop 等軟件完成寧夏全區、5 個地級市、22 個縣區的高分衛星影像圖和基礎地理底圖的編制。

3 總體技術路線

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

數學基礎采用2000 國家大地坐標系，高斯-克呂格投影，6 度分帶，1985 國家高程基準。全區圖件采用1：35 萬比例尺，五個地級市圖件采用1：25 萬比例尺，22 個縣區圖件采用1：10 萬比例尺。

4 實施方案

（1）高分衛星數據獲取與處理。2016 年，國家國防科工局批準“依托自治區遙感測繪勘查院設立‘高分辨率對地觀測系統寧夏數據與應用中心’（簡稱高分寧夏中心）”。同年4 月，經國家高分辦授權，中國資源衛星應用中心為我院提供了高分數據下載授權通道,通過中國資源衛星應用中心數據查詢平臺可以下載高分衛星數據。

高分衛星影像數據（1A 級產品）接收后，利用PCL-GXL軟件經影像導入、控制點采集、同名點采集與優化、正射校正、分辨率融合、位深調整、波段組合、勻光勻色、鑲嵌等處理，生成正射影像產品（3 級），此成果即可編制高分衛星影像圖及基礎地理更新底圖。高分衛星影像數據處理流程見圖1。

圖1

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

（3）圖件編制。基礎地理底圖和高分衛星影像圖編制采用ArcGIS 軟件，按相關國家編圖規范，圖內各基礎地理要素內容規范統一，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、影像數據類型、接收日期、編制單位及時間等要素，使其美觀大方。編圖基礎地理主要內容見表1所示。

①基礎地理底圖。基礎地理底圖均采用色帶效果突出主區范圍，省政區圖按市政行政單元設區域色，省轄市政區圖按縣級行政單元設區域色，縣（市、區）政區圖按鄉級行政單元設區域色。

②高分衛星影像地圖。衛星影像地圖具有鮮明的特點，以豐富的影像細節去表現區域的地理外貌，比單純使用線劃的地圖信息量豐富，真實直觀、生動形象，富于表現力。所以影像地圖編制只需簡單的線劃符號和注記表示。

③圖件編制標準。通過編制全區、5 個地市、22 個縣區3 個行政級別的高分衛星影像圖和行政區劃圖，形成一套編圖標準，包括圖廓整飾要求、圖面整飾要求、地理要素整飾要求。編制標準示例如圖2 所示。

表1 基礎地理要素內容

圖2

5 質量管理

（1）影像質量控制。數學精度檢查包括數學基礎檢查、平面位置精度檢查、接邊精度檢查。

數學基礎檢查：檢查數字正射影像圖生產采用的平面坐標系和高程基準是否滿足設計要求。

平面位置精度檢查：數字正射影像圖的平面位置中誤差不應大于表2 規定，困難地區放寬0.5 倍，明顯地物點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：數字正射影像圖應與相鄰影像圖接邊，相鄰圖幅接邊誤差不應大于2 個像元，接邊處影像清晰無錯位，色彩均衡。

（2）影像質量檢查。①色彩模式。根據遙感影像圖編制要求，需將4 個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、藍色，則獲得自然彩色合成圖像，圖像的色彩與原地區或景物的實際色彩一致。②色彩特征。影像應反差適中，色調均勻，紋理清楚，層次豐富，無明顯失真，灰度直方圖一般呈正態分布；③影像缺損。避免出現影像缺損（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、劃痕等）而造成無法判讀影像信息和精度損失。

（3）影像圖件質量控制。①項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圖廓整飾按照統一標準，根據圖幅大小選擇標注字體大小，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）質量控制措施。項目實行項目負責制和崗位負責制管理，在質量檢查中如發現質量問題，及時解決，以保證各階段工作順利進行。過程檢查是對數據生產及圖件制作應進行100%檢查，檢查出的問題、錯誤，復查的結果應在檢查記錄中記錄；過程檢查提出的質量問題，作業人員應認真修改；過程檢查的檢查記錄隨成果資料一并提交最終質量檢查部門；經過程檢查不合格或未達到質量指標要求的影像數據，應全部退回重新生產，生產成果須重新實施過程檢查，直至合格。

6 結語

本次圖集編制工作取得了以下成果：生產出一批2017 年度不同分辨率、不同時相的國產高分衛星影像數據，為后期區域性數據共享奠定基礎；編制完成2017 年度寧夏全區各市縣系列高分影像圖件和基礎地理底圖，可作為相關部門、領導進行區情查詢瀏覽、決策分析和輔助規劃的有力技術支撐；編圖過程中培養了一批高分數據處理專業技術人員和對國家各個比例尺編圖規范掌握熟練的技術人員，為日后編纂其他類型圖集奠定了人才基礎。但由于本次工作時間緊任務重，編圖工作存在一些問題：與地質、礦產、水工環專業在編制圖件時各行業采用的數學基礎和編圖軟件不一致，帶來一定的工作困難；編制市縣圖件時，初始比例尺設計過小，導致出圖效果不好，這些問題在后續都做了一定的修正。