王大勇

摘 要：地理國(guó)情普查是一項(xiàng)重大的國(guó)情國(guó)力調(diào)查，是掌握地表自然、生態(tài)以及人類活動(dòng)基本情況的基礎(chǔ)性工作，是開(kāi)展地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的前提和基礎(chǔ)。通過(guò)開(kāi)展地理國(guó)情普查，能夠全面獲取各類地理國(guó)情信息進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，揭示經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和自然資源環(huán)境的空間分布及內(nèi)在關(guān)系，實(shí)現(xiàn)地理國(guó)情信息對(duì)政府、企業(yè)和公眾服務(wù)。該文以某縣地理國(guó)情普查試點(diǎn)為例，詳細(xì)介紹地理國(guó)情地表分類覆蓋數(shù)據(jù)的采集過(guò)程。

關(guān)鍵詞：地理國(guó)情 地表覆蓋 數(shù)據(jù)采集 分類

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）02（a）-0008-02

地表覆蓋是地理國(guó)情普查的基礎(chǔ)，地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集是地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)采集的重要組成部分。目前，有很多基于遙感影像獲取地表覆蓋分類數(shù)據(jù)的方法，包括計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類、全人工交互式解譯、外業(yè)調(diào)查等，其中，計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類效率最高。然而，自動(dòng)分類容易出現(xiàn)細(xì)小碎塊，也存在很多誤分的情況；全人工交互式解譯的準(zhǔn)確率最高，但工作量很大。該文以某縣地理國(guó)情普查試點(diǎn)為例，將遙感自動(dòng)解譯與人工采集結(jié)合起來(lái)，對(duì)地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集方法進(jìn)行詳細(xì)的研究和探討。

1 普查數(shù)據(jù)采集的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及精度

1.1 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)制作的坐標(biāo)參照系：采用SCSG2000國(guó)家大地坐標(biāo)系；采用地理坐標(biāo)，經(jīng)緯度坐標(biāo)值以“度”為單位，用雙精度浮點(diǎn)數(shù)表示，至少保留6位小數(shù)。高程基準(zhǔn)：1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，高程系統(tǒng)為正常高；高程坐標(biāo)單位為“m”。注：過(guò)程分幅數(shù)據(jù)采用高斯—克呂格投影，按3°分帶；投影帶的中央經(jīng)線與赤道的交點(diǎn)向西平移500 km后的點(diǎn)為投影帶坐標(biāo)原點(diǎn)。平面坐標(biāo)單位采用“m”，坐標(biāo)值保留3位小數(shù)。

1.2 精度指標(biāo)

1.2.1 數(shù)據(jù)采集精度

數(shù)據(jù)采集精度。即采集的地物界線和位置與影像上地物的邊界和位置的對(duì)應(yīng)程度。影像上分界明顯的地表覆蓋分類界線和地理國(guó)情要素的邊界以及定位點(diǎn)的采集精度應(yīng)控制在5個(gè)像素以內(nèi)。特殊情況，如高層建筑物遮擋、陰影等，采集精度原則上應(yīng)控制在10個(gè)像素以內(nèi)。如果采用影像的分辨率差于1 m，原則上對(duì)應(yīng)的采集精度應(yīng)控制在實(shí)地5 m以內(nèi)，特殊情況應(yīng)控制在實(shí)地10 m以內(nèi)。由于攝影時(shí)存在側(cè)視角，具有一定高度的地物在影像上產(chǎn)生的移位差需要處理，以符合采集精度要求。

1.2.2 分類精度

對(duì)于地表覆蓋分類數(shù)據(jù)，沒(méi)有明顯分界線的過(guò)渡地帶內(nèi)覆蓋分類應(yīng)至少保證上一級(jí)類型的準(zhǔn)確性。應(yīng)綜合采用包括外業(yè)調(diào)查、交叉復(fù)核等多種措施，并加強(qiáng)過(guò)程質(zhì)量控制，確保各級(jí)類型具有優(yōu)良的分類精度。具體分類精度要求及其評(píng)價(jià)方法在《地理國(guó)情普查檢查驗(yàn)收與質(zhì)量評(píng)定規(guī)定》中有規(guī)定。

1.2.3 屬性精度

長(zhǎng)度、寬度、高程、面積等均采用米制單位。獲取的定量屬性值保留的小數(shù)位及數(shù)量單位應(yīng)符合數(shù)據(jù)規(guī)定中各具體屬性項(xiàng)的要求。各屬性項(xiàng)賦值必須符合數(shù)據(jù)規(guī)定中各具體屬性項(xiàng)定義的取值范圍，取值與地物實(shí)際屬性相符。

2 數(shù)據(jù)采集技術(shù)與方法

地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集是以航空攝影正射影像為基礎(chǔ)，利用收集整合的參考數(shù)據(jù)，采用遙感自動(dòng)解譯與技術(shù)人員采集相結(jié)合的方式，參考基礎(chǔ)地理信息、土地利用、自然資源等資料，按照地理國(guó)情普查內(nèi)容與指標(biāo)要求，開(kāi)展內(nèi)業(yè)判讀與解譯，進(jìn)行地表覆蓋分類，并進(jìn)行人工編輯，完成地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集。采集技術(shù)與方法如圖1所示。

（1）以1∶10 000 DLG基礎(chǔ)數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性好壞作為標(biāo)準(zhǔn)，將DLG現(xiàn)勢(shì)性好和差的數(shù)據(jù)區(qū)分開(kāi)來(lái)。（2）按照先分割后分類的思路，應(yīng)用遙感自動(dòng)解譯和技術(shù)人員采集相結(jié)合的方法，在FeatureStationGeoEX、AutoCAD、GeowayHASP等軟件中采集部分面對(duì)象和地類界，再利用自主開(kāi)發(fā)的ArcGIS構(gòu)面工具完成覆蓋分類數(shù)據(jù)構(gòu)面。（3）將覆蓋分類結(jié)果套合影像，對(duì)影像進(jìn)行識(shí)別與判讀，對(duì)對(duì)象進(jìn)行合并、拆分、重構(gòu)等編輯。（4）根據(jù)外業(yè)核查結(jié)果，對(duì)地表覆蓋分類數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，直到合格為止。

3 數(shù)據(jù)采集詳細(xì)過(guò)程

下面以某縣地理國(guó)情普查試點(diǎn)為例，詳細(xì)介紹地理國(guó)情地表分類覆蓋數(shù)據(jù)的采集過(guò)程。

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集以航空遙感影像數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，以1∶10 000 DLG基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為影像分割參考，由于DLG成圖時(shí)間不同，導(dǎo)致DLG的現(xiàn)勢(shì)性存在差異。DLG現(xiàn)勢(shì)性好的數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的參考價(jià)值，可以作為影像分割依據(jù)，而DLG現(xiàn)勢(shì)性差的數(shù)據(jù)參考價(jià)值則不大。故在進(jìn)行采集之前，需要對(duì)DLG數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分，針對(duì)DLG現(xiàn)勢(shì)性好和差的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理。

3.2 DLG現(xiàn)勢(shì)性差的數(shù)據(jù)采集方法

DLG現(xiàn)勢(shì)性差的數(shù)據(jù)不適合作為影像分割的依據(jù)，以航空攝影正射影像為基礎(chǔ)，技術(shù)人員首先直接在FeatureStation GeoEX軟件中采集道路、房屋建筑區(qū)、水域等面對(duì)象，再采集其他地表覆蓋類型的地類界。同時(shí)，光譜特征突出的對(duì)象如水域，可以應(yīng)用遙感自動(dòng)解譯的方法進(jìn)行提取，提高采集效率。具體如下：（1）道路采集：首先采集道路中心線，給道路寬度賦值，在FeatureStation GeoEX中使用線緩沖構(gòu)面的方法構(gòu)建路面。（2）房屋建筑區(qū)采集：一般情況下，房屋建筑區(qū)與道路相鄰，故在采集完道路后，在FeatureStation Geo_EX中采用邊線構(gòu)面的方法采集房屋建筑區(qū)。（3）水域采集：采集液態(tài)水和固態(tài)水覆蓋的地表。水面的光譜特征若與周圍地物存在明顯差異，采用監(jiān)督分類的方法提取水面。（4）其他地類：參照原始影像，采集其他地表覆蓋類型的地類分界線。

3.3 DLG現(xiàn)勢(shì)性好的數(shù)據(jù)采集方法

對(duì)于DLG現(xiàn)勢(shì)性好的數(shù)據(jù)，其DLG數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的參考價(jià)值，可以作為影像分割依據(jù)，可先在AutoCAD、GeowayHASP軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，再利用DLG數(shù)據(jù)進(jìn)行影像分割。具體方法如下：（1）將DLG數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為DXF格式，導(dǎo)入AutoCAD/GeowayHASP軟件。（2）在AutoCAD/GeowayHASP軟件中，參照正射影像底圖，對(duì)DXF數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，主要包括道路邊線閉合、房屋建筑區(qū)范圍更新、水域更新及地類界更新。（3）以更新后的DLG數(shù)據(jù)為分割依據(jù)，采用遙感自動(dòng)解譯的方法對(duì)影像進(jìn)行分割，提高分割準(zhǔn)確度。

3.4 地表覆蓋分類數(shù)據(jù)構(gòu)面

按上述方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之后，還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)面并對(duì)圖斑進(jìn)行分類。筆者在ArcGIS中自主開(kāi)發(fā)了構(gòu)面，工具，能夠?qū)崿F(xiàn)植被符號(hào)轉(zhuǎn)植被樣本點(diǎn)、SHP數(shù)據(jù)入庫(kù)、根據(jù)采樣點(diǎn)構(gòu)面、拓?fù)錂z查等功能。

（1）將前期采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SHP文件格式。（2）植被符號(hào)轉(zhuǎn)換為植被樣本點(diǎn)。將1∶10 000 DLG基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的植被作為圖斑分類參考，在ArcGIS中將植被符號(hào)轉(zhuǎn)換為植被樣本點(diǎn)。（3）根據(jù)前期LCA層面數(shù)據(jù)、地類分界線數(shù)據(jù)和植被樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)，在ArcGIS軟件中進(jìn)行構(gòu)面。

3.5 后期編輯與檢查

由于遙感自動(dòng)解譯不能保證地表覆蓋分類的結(jié)果完全正確，所以，地表覆蓋分類數(shù)據(jù)構(gòu)面完成后，還需對(duì)結(jié)果進(jìn)行人工解譯與編輯。將覆蓋分類結(jié)果套合影像，對(duì)影像進(jìn)行識(shí)別與判讀，對(duì)對(duì)象進(jìn)行合并、拆分、重構(gòu)等編輯；然后，根據(jù)外業(yè)核查結(jié)果，對(duì)地表覆蓋分類數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，直到合格為止。檢查合格后的成果如圖2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用遙感自動(dòng)解譯和技術(shù)人員采集相結(jié)合的方法，先分割后分類，同時(shí)利用自主開(kāi)發(fā)的地表覆蓋分類數(shù)據(jù)構(gòu)面工具，應(yīng)用FeatureStation GeoEX等專業(yè)軟件進(jìn)行地理國(guó)情地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集，具有較高的效率和準(zhǔn)確度，可以應(yīng)用于今后地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)生產(chǎn)之中。同時(shí)，由于FeatureStation GeoEX軟件自帶的數(shù)據(jù)預(yù)處理整合功能相對(duì)薄弱，所以借鑒1∶10 000 DLG成圖的技術(shù)，先在AutoCAD、GeowayHASP中對(duì)已有的DLG成果按照地表覆蓋分類要求進(jìn)行整合利用，再通過(guò)建拓?fù)?、修懸掛、?gòu)面編輯、增加CC碼屬性，最終得到面狀SHP數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)入地表覆蓋分類系統(tǒng)中。不過(guò)，此方法的人工編輯工作量仍然較大，今后將著手開(kāi)發(fā)基于AutoCAD的數(shù)據(jù)整合方案，尋求自動(dòng)化程度更高的方法，提高自動(dòng)解譯的精度和水平，進(jìn)一步減少人工工作量。

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