高分辨航空攝影影像應用探究——以東莞市第三次全國國土調查為例

亢芬

東莞市測繪院 廣東 東莞 523000

引言

第三次全國國土調查主要目標是在第二次全國土地調查成果的基礎上，全面細化和完善全國土地利用基礎數據，掌握翔實準確的全國國土利用現狀和自然資源變化情況，進一步完善國土調查、監測和統計制度，實現成果信息化管理與共享，滿足生態文明建設、空間規劃編制等各項工作的需要。利用航空遙感技術對東莞市土地調查范圍2500km2的地表現狀進行地面分辨率優于0.10m的航空攝影，獲取高分辨率航空攝影影像，建立東莞市高分辨率航空遙感影像數據庫，為東莞市第三次全國國土調查、國土資源管理、數字城市地理空間框架建設等提供分辨率高、現勢性強的基礎數據，為城市管理、經濟發展提供基礎圖件。

1 航空遙感在國土資源調查中的應用

航空遙感又稱機載遙感，經航空攝影偵查發展而來，采用各種飛機、飛艇、氣球等作為傳感器運載工具在空中進行的遙感對地感測技術，是一種多功能綜合性探測技術，是快速獲取高精度遙感數據、微地形微地貌的有效手段[1]。隨著國家對國土資源的重視，國土資源的管理越來越精細，對于基礎數據的實時性、準確性和精密度的要求也越來越高，發展日新月異的航空遙感技術已成為國土資源調查的必要手段之一[2]。高分辨率數字正射影像產品是調查土地資源利用現狀的基礎性圖件。

2 高分辨率航空攝影影像的生產

2.1 實施步驟

2.1.1 航空攝影準備階段：包含航攝項目調研相關基礎資料收集、技術設計、空域協調、設備調配等內容，實施的難點為空域協調部分。

2.1.2 航空攝影階段：包含航攝飛行設計、航攝任務執行等內容，實施的重難點為針對測區地形復雜、空域緊張、可飛天氣少需細化航線設計，制定符合測區情況且效率最優的航攝執行方案。數字影像、機載激光雷達航攝數據獲取是整個項目的重點。根據項目的地形、氣候特點以及空域限制，同時需保證影像最低點的地面分辨率優于0.1m、點云密度及精度滿足特殊區域（東部高山區）的要求并考慮項目效率最優的原則，選擇適合測區的航攝儀，并針對項目難點細化航攝設計，制定可執行的實施方案，保證項目可按期順利實施。

2.1.3 高分辨率數字正射影像制作階段：包含外業像控、影像數據處理、空三加密、影像勻色、裁切分幅等內容，實施的重難點為東部山區的控制測量和影像色彩處理，同時需要保證成果整體精度及生產進度控制。對于需要進行補調色的影像，需根據情況分別處理：對于相鄰存儲單元的正射影像須進行勻光調色處理，保證密度、反差、色調一致，確保整個攝區正射影像色彩的協調。對于影像色調等不一致的利用Image Equalizer軟件進行影像處理。

圖1 總體實施線路圖

2.1.4 影像掛圖制作階段：含影像重采樣、矢量信息疊加、影像掛圖整飾等內容。實施的重難點為打印輸出圖件色彩的調整。基于ArcGIS軟件下的掛圖制作主要是通過5個步驟進行，首先啟動ArcMap，并選擇最終適應大小的尺寸模板；其次，對需要的正射影像、地名、矢量等數據進行加載；再在“屬性”欄中選擇“標注”，將標注的字體樣式及字段進行設置；第四，將標注轉換成注記；最后，對掛圖進行裝飾和制作，從整體上看與主圖之間在布局上具有均衡感。

2.2 質量控制

影像質量的好壞，直接影響到影像的使用。必須根據數據質量的技術規程衡量數據質量，同時從數據使用的方向探究數據質量問題。數據質量控制的內容包含數據狀況、位置精度、屬性精度、邏輯一致性、數據完整性等，并制訂航空攝影、數據預處理、數據質量控制的過程、數據質量的檢驗方法和指標、數據質量報告的主要內容和格式等的標準化。主要對影像成果、機載激光雷達成果、外業控制測量成果、數字正射影像成果進行質量檢查，重點是對數字正射影像成果進行檢查，成果的質量元素、質量子元素、檢查項、質量評定等按照《數字測繪成果質量檢查與驗收》（GB/T 18316-2008）標準執行，檢驗工作流程包括：檢驗前準備、成果質量檢驗、質量評定、報告編制。

表1 數字正射影像成果詳查內容及方法

3 高分辨率航空攝影影像的應用優勢

3.1 提高調查工作效率

高分辨率航空攝影影像地物要素的空間定位精度更高，地物幾何結構和紋理信息更明顯，可以更加直觀地判別土地利用現狀，識別土地利用類型和地類圖斑邊界，極大地減少了內業審核和外業實地核查的壓力。高分辨率航空攝影影像更易辨識地物要素邊界，勾繪的地類圖斑更能滿足第三次全國國土調查相關標準要求；影像地物信息豐富，色彩特征、幾何紋理較明顯，更易判定地類圖斑分類。東莞第三次全國國土調查任務重工期緊，在開展國家和省下發的不一致圖斑舉證工作中，可以采用截取高分辨影像的方式進行舉證，減少了工作量，縮短了工作時間。尤其是部分難以到達的區域如林場山頂上的高壓線搭，不能到實地拍照核實，可以采用高分辨航空攝影影像舉證，從而提高圖斑外業舉證效率。

3.2 提升調查成果的質量

影像的精度和現勢性直接關系到第三次全國國土調查工作的真實性和準確性。東莞市土地利用類型多種多樣，土地城鎮化程度高，發展變化快，基于航拍日期為2018年8月至11月制作的全市0.1m高分辨率正射影像采集的初始庫和城鎮細化數據庫能夠更加真實準確地反應東莞市土地利用現狀，更好地滿足東莞市第三次全國國土調查工作對調查精度和影像數據現勢性的工作要求，降低圖斑核查錯誤率。基于0.1m高分辨率航空攝影影像建立的土地利用數據庫，相比低分辨率遙感影像數據成果，地類圖斑定位精度更好，尤其是不同地物要素之間的界線更加分明，更容易做到地類圖斑之間的無縫銜接。

3.3 滿足市級專項調查的要求

東莞市第三次全國國土調查在繼承國家和省的第三次全國國土調查工作任務外，補充了市級工商業、存量土地、未批未登記先建設用地等市級專項調查內容，基于高分辨率航空影像建立的東莞市第三次全國國土調查專項調查數據庫，地物要素定位精度更高，更接近實測數據的精度，更利于專項調查的開展和管理，更好地滿足自然資源精細化管理、節約集約用地評價及相關專項工作的新需求。

3.4 做好耕地資源質量分類工作基礎

第三次全國國土調查耕地資源質量分類工作是以第三次全國國土調查耕地圖斑為分類單元，建立基礎數據庫并進行分類統計，匯總形成不同耕地資源條件及其組合的耕地面積與分布成果。基于高分辨率航空影像調查的耕地圖斑，耕地影像紋理容易識別且邊界清晰，緊扣耕地資源自然特征，調查的耕地數量更為準確，為耕地數量、質量、生態“三位一體”保護與管理提供了基礎支撐。

3.5 推動國土規劃合理開發利用土地

基于高分辨率航空影像建立的第三次全國國土調查數據庫，為科學編制國土空間規劃提供客觀真實的基礎數據，通過分析農用地、建設用地和未利用地三大類用地的總體狀況，以及城鎮和村莊內部的各類用地狀況等，進而發現土地利用方面存在的問題，通過嚴格執行國土空間規劃，切實做好產業發展、基礎設施布局等詳細性規劃，全力提升城市土地資源集約利用程度，優化用地格局。

4 結束語

新形勢下圍繞土地、礦產、森林、草原、水、濕地、海域海島資源開展的自然資源調查監測，實現自然資源的精細化描述和綜合性管理，高分辨率航空攝影影像作為數據支撐，應用優勢會更加凸顯，將大幅度提升調查工作效率，支撐局部區域的快速響應，實現精細調查與動態監測更新，為構建自然資源監測調查體系提供了必要的技術手段和保障條件。