大連市生態遙感野外核查照片管理系統設計及應用

摘要：在生態環境遙感解譯野外核查中，獲取了大量的照片數據集，為充分發揮這些照片在遙感解譯中的作用，開發野外核查照片管理系統對這些照片進行統一管理。該系統實現了照片文件名自動重編碼、照片數據庫管理、照片地物空間定位等功能，實現了野外核查照片與遙感標準假彩色影像關聯，為掌握遙感解譯標志和積累先驗遙感解譯知識提供了訓練平臺。

關鍵詞：遙感解譯;野外核查;照片管理系統;空間定位

中圖分類號：X87 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）04-0-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.137

Abstract：In the field checking of remote sensing interporation of ecological environment， lot of pictures are obtained from the situation.In order to make these pictures effection in the remote sensing interpretion，develop the manage information system to deal with it generally.The system carry out main function including recoding picture name，picture database management，picture spatial position，and the correlation between picture and remote sensing image，offered the platform to summarize knowledge for mastering remote sensing interpretation and experience.

Key words：Remote sensing interpretation;Field checking;Picture management system;Spatial position

為加強生態環境保護，評價生態環境狀況及變化趨勢，生態環境部制定了《生態環境狀況評價技術規范》[1]，該標準2006年5月首次發布，至2015年3月第一次修訂，成為生態環境例行監測工作的重要技術依據。實現生態環境狀況評價的主要支撐數據來自遙感監測數據的目視解譯成果。遙感監測解譯工作包括室內判讀矢量化和室外野外核查，兩者交互結合完成遙感解譯結果的質量保證，其中野外核查結果為室內遙感解譯提供了校正圖斑屬性的現實參考。

在野外核查中，形成了豐富的照片數據集，是建立遙感影像野外標志數據庫的重要內容，為充分發揮這些照片在遙感解譯中的作用，開發管理系統對這些照片進行統一管理，可以為積累先驗的遙感解譯知識奠定基礎。此外，野外核查照片需在圖像瀏覽軟件中，看圖逐一修改文件名編碼，容易出現編碼錯誤，而且野外核查照片存放在文件系統中安全性較差，特別是缺少照片和遙感數據的關聯，這樣對于遙感解譯標識的認識缺少直觀性，因此開發本系統具有重要的意義。本文將采用關系數據庫與地理信息組件二次開發相結合，開發出能滿足工作需求的生態遙感野外核查照片管理系統。

1 野外核查作用

在生態環境遙感解譯過程中，嚴格按照技術規范、技術流程及質量控制要求進行，參考了大量的歷史資料、專題圖集、高分辨率遙感數據及野外遙感判讀標志數據，但由于自然環境的復雜性、遙感成像過程帶來的同物異譜、同譜異物現象以及技術人員本身的專業背景的差異等，難以保證遙感信息提取達到100%的準確。野外核查通過實地采集各種土地利用類型資料，既可以為遙感解譯提供參考，又可以驗證解譯精度，修正解譯結果，因此，生態環境遙感解譯必須與野外核查相輔相成，才能提高數據精度。

2 野外核查技術路線

野外核查主要內容包括典型地物準確性核查和地類邊界核查。通過選擇有代表性的路線來修正遙感解譯過程中出現的誤判，檢驗遙感判讀的正確率，以對判讀數據進行室內修正;野外核查過程中每到達一個測點，用GPS進行坐標定位，同時拍攝全景景觀和典型地物照片各一張，并現場判別周圍地貌類型、全景景觀類型、全景景觀特征、土地利用/覆蓋類型等具體核查內容，這些照片構成了野外景觀數據集合。

3 系統建設目標

目前野外核查系統的構建主要采用兩種形式，專業軟件和開發系統。丁鳳等在ArcView軟件中，將GPS數據與福建省行政區圖疊加，調用ArcView的熱鍵連接方式，點擊圖上任一GPS測點，均可調出其全景和典型景觀相片[2]。毛衛華等根據地理國情野外調繪、核查、樣本采集等工作的獨特性，研制了地理國情野外調繪核查系統，該系統由移動端系統模塊及服務端系統模塊組成，主要功能包括用戶管理、空間定位、地圖瀏覽、地圖編輯、實景獲取、通訊以及數據輸入輸出等[3]。為滿足實際工作多樣化需求，采用開發系統方式構建系統。

4 系統總體設計

4.1 系統目標

通過該管理信息系統將按照統一標準結構化管理野外核查照片，通過并列可視化野外照片的近景和遠景，對野外核查照片進行編碼，減少人工編碼容易引起的文件名命名不規范的問題，并將野外核查照片與標準假彩色遙感影像關聯，用以識別地類在遙感影像上顏色、紋理等特征，為掌握遙感解譯標志提供目視訓練平臺。

4.2 系統結構與功能

系統數據層主要包括照片屬性庫和遙感影像數據，功能層主要由包括照片文件編碼、照片數據庫管理及GIS基本操作組成。

4.2.1 空間數據庫

各縣區遙感影像數據拼接處理成全市遙感影像數據，存放到指定文件夾中。

4.2.2 屬性數據庫

按照文件系統存儲照片數據，每個點位建立一個文件夾，存放野外核查時的地物近景照片和遠景照片，屬性數據庫存設計兩個數據表，空間位置數據表和圖片存儲數據表。空間位置數據表結構包括點位序號、點位編號、經度、緯度、點位所屬行政區等;圖片存儲數據表結構包括點位號、圖片名稱、圖片寬度、圖片高度、存儲大小、圖片類型、圖片存儲字段、圖片所屬分類、圖片對應的空間坐標，點位號為屬性表關鍵字，與GPS坐標數據相對應。

4.2.3 照片文件編碼

照片文件名稱編碼規則采用17位命名法，第1位為M，第2-7位為所在地區的行政區編碼，第8-13位為年月日，第14-16位為相片編碼，第17位表示圖片類型，其中P表示全景相片、T表示典型地物。

4.2.4 照片數據庫管理

將存儲在文件夾里照片，統一導入到屬性數據庫中存儲，便于核查圖片的安全性，同時便于在數據庫中對圖片元數據進行統一維護。

4.2.5 GIS基本操作

實現遙感影像放大、縮小、平移及定位展示，在設計時考慮到GPS坐標和地圖投影坐標有偏移，主要原因是WGS84坐標系統參照橢球體與投影對應參照橢球體參數不同所致。為了糾正偏差，抽取控制點坐標數據建立擬合坐標糾正擬合模型，從而將兩種地理坐標系下的坐標統一展示在正確的地理位置上。

5 GIS系統功能實現

系統功能采用Visual Basic6.0結合GIS組件實現，照片數據庫采用Microsoft Access MDB數據庫。GIS組件用于快速實現照片地物空間定位，采用的MapX是美國MapInfo公司推出的一種嵌入式GIS組件，它是一種功能強大的地圖化組件，可以嵌入到用戶應用程序中而引入地圖的功能[4]。在Visual Basic6.0 可視化開發環境中，只需在設計階段將MapX控件放入窗體中，并對其進行編程，設置屬性或調用方法或相應事件，即可實現數據可視化、專題分析、地理查詢、地理編碼等豐富的地理信息系統功能[5]。本系統實現的主要功能模塊包括數據存儲、窗體功能模塊、公共模塊三個方面。

5.1 數據存儲模塊

5.1.1 屬性數據庫

在屬性數據庫中主要設計坐標數據表和照片屬性表，坐標數據表主要實現點位編號和GPS坐標的綁定，照片屬性表主要實現點位編號和照片數據的綁定，兩個表通過id字段關聯，若具有相同的點位編號值，則可通過功能程序實現照片與遙感數據的空間定位。

5.1.2 照片文件入庫

按照點位類型，建立典型地物和邊界地物的兩個類型文件夾，每類文件夾按照點位序號建立子文件夾存放相應原始照片。重新編碼的照片文件存放在每個類型文件夾中，這些照片會被進一步的照片數據庫管理功能調入數據庫。

5.2 窗體功能模塊

系統通過簡單的窗體組合實現系統主要功能，主要窗體包括系統主程序窗體、照片文件編碼窗體及照片遙感定位窗體。其中照片遙感定位窗體在設計時，MapX地圖控件上需要裝載好遙感數據及需要疊合顯示的矢量數據，同時設置好遙感數據顯示的中心坐標及視野范圍。需要注意的是，在加載照片遙感定位窗體的同時，當前照片的ID數據被傳遞到屬性數據庫中位置表中，從而提取坐標數據將當前照片位置顯示在遙感影像中。

5.3 公共模塊

關于文件名提取修改、照片文件名重編碼、數據庫讀寫等模塊按公共模塊設計實現，這樣便于相同的功能在各個窗體程序之間直接調用。

6 應用實例

以某次遙感野外核查工作為例，共選取72個核查點位，每個點位2張照片，共拍攝數碼照片144張，每個點位建立一個文件夾用于存放近景、遠景兩張照片。8月31日P1點位兩張照片，含近景和遠景，通過預設選擇項設置當前點位的編碼信息，通過編碼瀏覽可以看到每張照片對應的文件名編碼，核對確認后，生成重新編碼命名的照片，然后進行下一個點位照片的編碼設置，直至遍歷所有點位文件夾。

打開照片數據管理窗體，點擊入庫，將經本系統重新編碼的照片文件或者手工編碼好的照片文件批量導入關系數據庫，對于大批量照片文件導入，通過進度條顯示照片文件入庫進度。點擊導出，可以將數據庫內照片導出到處到指定路徑中。為找到當前預覽照片在遙感影像中的位置，點擊地圖定位，在照片遙感定位窗體會展示出照片所在空間位置，在該窗體中，可以通過放大、縮小、平移、全圖等工具，全面觀察照片地物在遙感影像中的空間特征和光譜特征，通過不斷關聯照片和遙感影像，為進一步驗證遙感解譯圖斑準確性積累先驗知識。

系統采用陸地資源衛星Landsat TM5遙感數據作為底圖，對4、3、2波段對應紅色、綠色、藍色通道做標準假彩色合成，水田一般為幾何特征較為明顯，呈深藍色、深綠色;旱地一般為幾何特征規則，呈淺綠色、淺灰色;林地多為受地形控制邊界自然圓滑，紅色調均勻;城鄉居民用地多為青色或灰色的邊界輪廓明顯區域;水域多為幾何特征明顯，呈深藍色、深綠色。結合野外核查照片和對地類分布規律的熟悉程度，通過系統的照片定位功能，綜合識別不同地類的色調、形狀、位置、大小、陰影、紋理等標識特征。

7 結論

在大連市生態遙感野外核查工作中，積累了大量的野外核查照片及其坐標位置數據，這些資料不僅為糾正生態遙感解譯矢量數據提供校正依據，也為精準解譯不同地類豐富了解譯經驗。為了增強生態遙感野外核查工作質量和效率，開發了大連市生態遙感野外核查照片管理系統，實現了核查照片文件名稱重編碼、核查照片數據庫管理、核查照片空間定位等功能。該系統可以減少利用看圖軟件手工重編碼的出錯率，實現了野外核查照片與遙感標準假彩色影像關聯，為熟悉區域地理空間分異規律及遙感解譯標志提供了訓練平臺。下一步需要進一步豐富系統GIS功能，建立遙感影像解譯標識的存儲功能，并建立相應的解譯標識元數據信息。

參考文獻

[1]生態環境部. HJ/T 192-2015生態環境狀況評價技術規范[S].北京：中國環境科學出版社，2015.

[2]丁鳳，陳文惠，張明鋒.運用 3S 技術進行福建省生態環境現狀遙感調查野外核查的實驗研究[J].福建地理，2002（4）：60-62.

[3]毛衛華，徐柳華.地理國情野外調繪核查系統設計與實現[J].山東國土資源，2013，29（8）：40-46.

[4]張凡，呂漢興.使用MapX組件實現地理圖形與數據庫的結合[J].計算機應用研究，2000（10）：72-79.

[5]劉爽，陳鵬.基于MapX的組件式GIS開發研究[J].微計算機信息，2007，23（12）：182-184.

收稿日期：2020-01-04

作者簡介：王甡（1979-），男，滿族，博士，工程師，研究方向為生態環境遙感地理信息系統。