湖北省三調正射影像質量控制實踐與經驗

陳 蓉,王 博,馬隨陽

（1. 武漢交通職業學院，湖北 武漢 430065；2. 湖北省測繪質量監督檢驗站，湖北 武漢 430074；3. 長江宜昌航道局，湖北 宜昌 443007）

三調工作中重要的一步是利用高分辨率遙感數據制作遙感正射影像圖，以正射影像圖為基礎，明確實地調查土地的地類、面積和權屬，全面掌握全國耕地、園地、林地、草地、商服、工礦倉儲、住宅、公共管理與公共服務、交通運輸、水域及水利設施用地等地類分布及利用狀況。因此，提供高質量的高分辨率正射影像對三調意義重大，直接影響后續工作。本文通過對湖北省第三次國土調查（省三調）正射影像的質量評價工作的總結，提出省三調質量控制方法及措施，提高正射影像生產過程中的質量控制水平。

1 湖北省第三次國土調查正射影像基本情況

按照《第三次全國土地調查正射影像生產技術規程》的要求，第三次全國土地調查任務中的正射影像包括覆蓋全國1∶10 000正射影像和城市建成區1∶2 000正射影像，以地面分辨率來區分就是全國制作0.5 m地面分辨率正射影像，城市建成區為0.2 m 地面分辨率正射影像。湖北省結合自身的實際情況，多地要求縣城城關區域采用優于0.1 m 分辨率航空攝影數據制作1∶1 000正射影像，鄉鎮核心區域要求采用優于0.2 m分辨率航空攝影數據制作1∶2 000正射影像。在實際作業時，縣城城關區域一般使用有人飛機或者大型無人機進行航空攝影。鄉鎮核心區域則由于非常分散并且面積不大，同時無人機在測繪行業的應用也已非常成熟[1-2]，因此，主要采用的是旋翼型無人機進行傳統航空攝影或者傾斜攝影，其他區域則采用國家下發的正射影像。在湖北省第三次全國土地調查正射影像生產中，有衛星、有人飛機、無人機（其中衛星平臺就主要有高分系列、北京二號、高景一號、World-View 等國內外主流遙感衛星，飛機平臺有傳統有人固定翼飛機、三角翼飛機、固定翼無人機、多旋翼無人機），從傳統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、縣級行政區域分幅，因此具有多數據源多比例尺的特征。由此可見，湖北省第三次國土調查正射影像具有多平臺、多源、多比例尺的特點。

2 質量評價流程

按照《數字測繪成果質量檢查與驗收》[3]規定和實際質量評價工作要求，正射影像的質量評價具體流程設計如圖1所示。

圖1 質量評價流程

其中，文檔資料審核內容主要為三大件，技術設計書、技術總結、檢查報告。抽樣按照《數字測繪成果質量檢查與驗收》規定抽取。

3 質量評價內容及方式

考慮到湖北省第三次全國土地調查正射影像生產的實際情況，結合國家相關質量檢查與驗收的規范，本項目的質量元素并未考慮時間精度和表征質量，檢查內容主要包括空間參考系、位置精度、邏輯一致性、影像質量、附件質量五大質量元素。下文將對每項質量元素的評價內容、方式以及易錯點進行分析。

3.1 空間參考系

空間參考系利用GIS軟件、查看XML文件或者自動檢查軟件檢查等方式，內業核查分析成果的大地基準、地圖投影。該質量元素的檢查項均是符合性檢查，因此，生產過程中需嚴格按照設計要求進行，已出現的問題主要有坐標系統未定義或者定義錯誤，投影文件中投影方式錯誤等。

3.2 位置精度

平面精度評價采用檢測點比較法，檢測點可通內業和外業2 種方式獲取，內業上可從已有驗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，也可通過攝影測量方法（空三加密點法、立體采集法）獲取檢測點；外業則通過HBCORS采集，采集檢測點要求為影像上明顯特征點。

縣級三調補充影像基本按照矩形分幅提交驗收，考慮到正射影像的生產流程以及質量評價工作的時效性，精度統計的時候按多個圖幅組成一個區進行位置精度評價，可提高作業效率，通過多年來的實踐經驗來看，該做法對成果最終的符合性影響非常有限，可以滿足平面精度評價的需要。在實際量取距離時，可采用鐘生偉[4]等總結的一套檢測點快速精度統計的作業流程。

3.3 邏輯一致性

內業核查成果的邏輯一致性，主要檢查數據命名、數據格式是否正確。此項也為符合性檢查，容易出現的錯誤為數據格式或文件命名不符合設計要求。

3.4 影像質量

內業檢查數據地面分辨率、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，以方便進行范圍標注及面積統計）。容易出現的問題有線狀地物易錯位，橋梁、房屋扭曲，山體拉花，過度曝光，云影導致信息丟失，圖幅范圍錯誤等情況，其中圖幅范圍錯誤主要表現為未按要求外擴，圖幅范圍為符合性檢查，直接影響成果的合格與否。

3.5 附件質量

內業檢查文檔、附件（元數據、縣域鑲嵌塊信息文件）完整性、正確性、權威性。其中省級三調正射影像元數據、縣域鑲嵌塊信息文件中的屬性項定義、坐標系統定義等符合項為生產和檢查中的重點內容。縣級三調補充的影像由于單純作為三調底圖，不作為三調的最終成果提交。為降低作業成本，更好地完成三調任務，元數據一般為文本形式或不要求制作元數據。

4 質量問題分析及建議

通過對湖北省三調影像質量評價工作的總結，在正射影像生產過程中出現了不少共性問題，從這些問題也可以一定程度上反映行業內普遍面臨的挑戰。

1）技術文檔存在內容缺失，內容錯誤，文檔編制隨意的情況，主要存在于縣級三調單位，一方面是技術力量薄弱，編寫人員和審核人員水平參差不齊；另一方面是對設計的不重視，會出現一些前后矛盾以及常識性的錯誤。因此，生產單位、管理單位應加強技術培訓和交流，強化設計的各項程序，并確保設計與生產不能脫節。

2）從提交的成果可以明顯看出不同的作業方式和生產軟件，有傳統攝影測量生產軟件（INPHO、像素工廠、Geoway 等），也有三建模軟件（CC），而利用CC 生產所謂的真正射影像（TDOM），在利用實際像素進行查看時，邊緣粘連情況非常嚴重，這是由于CC 是全過程自動化生產，因此無法對其中間成果進行編輯，導致影像質量不能夠符合國家標準。

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，在過程DEM 數據編輯過程中，應著重對地形變化處進行編輯處理。線狀地物或者建筑物出現錯位情況，一般是由于鑲嵌線直接穿越導致的。鑲嵌線一般都通過計算機自動生成，目前算法對于避開房屋、線狀地物的成功率還不算太好[5-7]。影像鑲嵌時最大可能運用影像的中心區域鑲嵌線應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回穿越，避免切割人工地物。應經過合理有效的影像鑲嵌來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位的現象。

4）杜絕在坐標系統定義、投影參數定義、文件格式、文件命名、地面分辨率、影像外擴、元數據屬性項定義等不符合項上出現錯誤，減少其他影像質量問題，在很大程度上可以確保最終成果符合設計和規范。

5）從質量驗收過程也可以看出，國產遙感衛星拍攝的衛片經過處理后生產出來的DOM 數學精度與國外遙感衛星沒有明顯差距，但是在影像的色彩、清晰度（同一分辨率的情況下）上，國產衛星還是略遜于國外的遙感衛星[8]。

5 結 語

本文通過對湖北省第三次國土調查正射影像的質量評價工作進行總結，并將正射影像質量評價涉及的質量元素的評價內容、方式以及易錯點進行了分析，通過質量評價工作反演生產問題，從技術和管理方面對正射影像的生產提供一定的建議，在正射影像的生產和質量檢查工作中均有一定的指導意義。