何德俊，倪 峰， 夏小江

（1.湖北省測(cè)繪工程院，湖北 武漢 430074）

遙感解譯樣本反映了地面照片和遙感影像之間的對(duì)照關(guān)系，解譯樣本制作是地理國(guó)情普查、監(jiān)測(cè)工作順利開展的重要基礎(chǔ)內(nèi)容之一。遙感解譯樣本數(shù)據(jù)包含地面照片和遙感影像實(shí)例數(shù)據(jù)。兩類數(shù)據(jù)分別從不同的側(cè)面反映地物影像形態(tài)特征，起到相互印證的作用，可以幫助解譯人員更高效地認(rèn)知遙感影像所蘊(yùn)含的信息。同時(shí)，樣本照片還可以作為教學(xué)資料指導(dǎo)后續(xù)解譯工作。本文在簡(jiǎn)單介紹遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)的內(nèi)容與屬性的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)采集實(shí)際，重點(diǎn)闡述了解譯樣本數(shù)據(jù)整理的技術(shù)要求及質(zhì)量控制措施。

1 數(shù)據(jù)內(nèi)容及目錄組織結(jié)構(gòu)

遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)包括：存放遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)照片屬性表、影像實(shí)例屬性表、照片和影像實(shí)例關(guān)系表的SMPDATA.mdb文件；實(shí)地照片文件（.jpg）；影像實(shí)例文件（.tif、.tfw、.xml）。當(dāng)?shù)孛嬲掌募瓦b感影像實(shí)例文件較少時(shí)，可以省級(jí)任務(wù)區(qū)為單位將各縣級(jí)測(cè)區(qū)的樣本數(shù)據(jù)合并保存在省級(jí)任務(wù)區(qū)子目錄中。每個(gè)省級(jí)任務(wù)區(qū)子目錄命名方式為：“SMP”+省級(jí)行政區(qū)劃6位數(shù)字代碼，如SMP130000，三類文件放置于同一個(gè)目錄下。當(dāng)?shù)孛嬲掌募瓦b感影像實(shí)例文件較多時(shí)，按照“SMP”+省級(jí)行政區(qū)劃6位數(shù)字代碼目錄和“SMP”+測(cè)區(qū)代碼目錄進(jìn)行組織，如SMP130123，三類文件應(yīng)放置于同一個(gè)目錄下[1]。圖1展示了遙感解譯樣本目錄的組織結(jié)構(gòu)框架。

圖1 樣本數(shù)據(jù)成果目錄組織結(jié)構(gòu)

2 地面照片采集相關(guān)要求

2.1 數(shù)量要求

監(jiān)測(cè)工作中，應(yīng)按照一定的拍攝比例采集外業(yè)調(diào)查路線上實(shí)際變化發(fā)生處的實(shí)地地面照片，具體比例可根據(jù)外業(yè)工作量進(jìn)行確定，外業(yè)核查變化圖斑數(shù)低于總變化圖斑數(shù)20%的，實(shí)地照片拍攝比例應(yīng)不低于60%。每個(gè)縣級(jí)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，對(duì)于所有新增圖斑，其對(duì)應(yīng)的每種覆蓋類型（最細(xì)一級(jí)類）一般至少應(yīng)采集1個(gè)典型樣點(diǎn)，形成地面照片和遙感影像實(shí)例構(gòu)成的完整解譯樣本數(shù)據(jù)[2]。該規(guī)定的出發(fā)點(diǎn)是：在確保成果質(zhì)量的總要求下，不對(duì)外業(yè)作業(yè)量進(jìn)行具體規(guī)定，因此對(duì)外業(yè)的有效性進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)。如果外業(yè)調(diào)查路線對(duì)變化圖斑的覆蓋率超過20%（外業(yè)路線左右各2 km緩沖區(qū)覆蓋的變化圖斑占總變化圖斑數(shù)的比例），可以不受上述60%指標(biāo)的限制。

2.2 質(zhì)量要求

拍攝時(shí)應(yīng)盡可能水平持握相機(jī)，使其保持正常姿態(tài)，避免照片信息失真，因而誤導(dǎo)使用者。特殊情況下，相機(jī)俯仰角或橫滾角大于10°以上時(shí)，記錄其值。應(yīng)盡可能拍攝離相機(jī)200 m范圍以內(nèi)的景物，避免照片與遙感影像實(shí)例之間的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系失真，難以到達(dá)只能通過遠(yuǎn)距離拍攝的景物。拍攝距離大于200 m時(shí)，應(yīng)估測(cè)拍攝距離并記錄?？梢袁F(xiàn)場(chǎng)估測(cè)，也可以內(nèi)業(yè)確定拍攝對(duì)象位置后測(cè)算其與相機(jī)位置之間的距離得到。對(duì)于同一地物，可以采用不同角度、焦距拍攝，以便充分反映地物形態(tài)，從而提高照片的信息量。地面照片應(yīng)盡可能使用精細(xì)模式保存，總像素?cái)?shù)量應(yīng)在200萬(wàn)像素以上。由于數(shù)據(jù)量原因，不建議采用過大的總像素?cái)?shù)量，建議一般控制在1 000萬(wàn)像素以下[3]。地面照片的長(zhǎng)寬尺寸不做限定，可根據(jù)相機(jī)情況合理設(shè)置。此外，拍攝的照片應(yīng)地物清晰、主體明確、明暗適中，與主題無(wú)關(guān)或質(zhì)量欠佳的照片應(yīng)在整理時(shí)剔除。

圖2 水田近景拍攝

圖3 水田遠(yuǎn)景拍攝

3 樣本數(shù)據(jù)庫(kù)整理技術(shù)要求

遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)庫(kù)由記錄地面照片屬性及文件名的PHOTO數(shù)據(jù)表、記錄遙感影像實(shí)例屬性信息及文件名的SMPIMG數(shù)據(jù)表以及反映地面照片和遙感影像實(shí)例對(duì)應(yīng)關(guān)系的關(guān)系表PHOTO_IMG 3個(gè)表格構(gòu)成。樣本數(shù)據(jù)庫(kù)整理時(shí)務(wù)必滿足如下要求：

1）地面照片文件的文件名與PHOTO數(shù)據(jù)表中的PHID屬性值必須一致。

2）地面照片采用JPG格式，后綴名為“.jpg”。文件名必須符合規(guī)范規(guī)定（PH+14位為時(shí)間：YYYYMMDDHHMMSS+7位經(jīng)度：DDDMMSS+6位緯度：DDMMSS+3位照片方位角：DDD，方位角取值需在[0,359.99]之間），且與PHOTO數(shù)據(jù)表中屬性值對(duì)應(yīng)關(guān)系一致[4]。

3）遙感影像實(shí)例應(yīng)確保其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、坐標(biāo)及投影信息務(wù)必正確，各文件能夠正常打開，并保證文件沒有多余，且文件名與SMPIMG數(shù)據(jù)表中的IMGID屬性值必須一致。

4）遙感影像實(shí)例文件采用TIF格式，后綴名為“.tif”。文件名必須符合規(guī)范規(guī)定（前2位RS，后面30位與地面照片命名方式一致，方位角取值也需在[0,359.99]之間），且與SMPIMG數(shù)據(jù)表中屬性值對(duì)應(yīng)關(guān)系一致。

5）遙感影像實(shí)例與地面照片的對(duì)應(yīng)關(guān)系必須保持一致，重點(diǎn)檢查兩者方位角是否相符合，如圖4所示。

圖4 CC碼為0833的地面照片和遙感實(shí)例關(guān)系圖

6）遙感影像實(shí)例的裁切范圍及裁切大小應(yīng)符合生產(chǎn)規(guī)范（裁切長(zhǎng)寬：511×511像素或1 023×1 023像素），且位置正確。

7）遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)必須與規(guī)范要求相一致（檢查SMPDATA.mdb數(shù)據(jù)庫(kù)的3個(gè)數(shù)據(jù)表：PHOTO數(shù)據(jù)表、SMPIMG數(shù)據(jù)表和PHOTO_IMG關(guān)系表是否創(chuàng)建，以及各字段屬性名稱、屬性類型和字段長(zhǎng)度的定義是否正確）。

8）生成解譯樣本點(diǎn)的位置必須與解譯樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中樣點(diǎn)地理環(huán)境描述相一致[5]。

9）遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中SMPIMG數(shù)據(jù)表和PHOTO_IMG關(guān)系表的所有屬性項(xiàng)不能為空。

10）SMPIMG數(shù)據(jù)表中解譯樣本四角點(diǎn)坐標(biāo)必須按左上、右上、左下、右下的順序填寫。

11）關(guān)系表PHOTO_IMG中的PHID屬性值必須與PHOTO數(shù)據(jù)表中的PHID屬性值一致；IMGID屬性值必須與SMPIMG數(shù)據(jù)表中IMGID屬性值一致。

12）遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)的分類碼、影像類型、影像分辨率值域必須正確。

13）影像及照片的拍攝時(shí)間屬性值需要采用年月日的時(shí)間組合方式，并且采用完全表示法的擴(kuò)展格式：YYYY-MM-DDTHH:MM:SS[6]。

4 普遍性問題列舉

4.1 影響入庫(kù)和應(yīng)用的問題

樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中直接影響入庫(kù)的問題表現(xiàn)在：①樣本文件命名不符合規(guī)定要求（如：PHOTO數(shù)據(jù)表中PHTM、LONG、LAT、AZIM字段值與文件命名不符）[7]；②PHOTO_IMG關(guān)系表或SMPIMG數(shù)據(jù)表內(nèi)容為空；③遙感影像實(shí)例數(shù)學(xué)基礎(chǔ)為地方坐標(biāo)系，而非CGCS2000坐標(biāo)系；④數(shù)據(jù)所在任務(wù)區(qū)不正確。

對(duì)于影響應(yīng)用的問題主要表現(xiàn)在：①SMPIMG數(shù)據(jù)表中記錄的遙感影像實(shí)例四角點(diǎn)坐標(biāo)錯(cuò)誤（原因：利用tfw中記錄坐標(biāo)計(jì)算的四角點(diǎn)坐標(biāo)與填寫值差異較大）；②遙感影像實(shí)例的投影信息文件xml記錄的內(nèi)容錯(cuò)誤（原因：記錄的內(nèi)容是規(guī)定之外的內(nèi)容）[8]；③遙感影像實(shí)例的投影信息文件xml記錄的中央經(jīng)線錯(cuò)誤（原因：記錄的為地方坐標(biāo)系的中央經(jīng)線；“Central_Meridian”為“central_meridian”，首字母未大寫）；④遙感影像實(shí)例無(wú)對(duì)應(yīng)地面照片。

4.2 其他不符合規(guī)定的問題

樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中其他不符合規(guī)定的問題主要體現(xiàn)在：①地面照片的拍攝時(shí)間在實(shí)際拍攝時(shí)間之前（比如：2000-01-01T10:12:13，1970**，1999**）；② SMPIMG數(shù)據(jù)表中SRCBAND字段值與遙感影像實(shí)例波段數(shù)不一致；③PHOTO數(shù)據(jù)表DOP、AZIMP項(xiàng)分別記錄位置定位平面精度水平、方位角準(zhǔn)確程度，但填寫值為0，不符合實(shí)際情況（原因：如果缺省，應(yīng)為空，而不能填0）；④PHOTO_IMG關(guān)系表FDATE字段記錄最后檢查完成日期，填寫為2010-05-31（原因：此時(shí)間早于樣本數(shù)據(jù)采集時(shí)間）[9]；⑤相機(jī)橫滾角超過90°，相機(jī)俯仰角超過90°；⑥遙感影像實(shí)例采用GeoTiff格式，坐標(biāo)加了帶號(hào)；⑦PHOTO數(shù)據(jù)表字段定義順序與規(guī)定不符。

5 解譯樣本質(zhì)量控制措施

5.1 檢查內(nèi)容及具體檢查項(xiàng)

檢查內(nèi)容包括數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)組織、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)文件名及格式以及數(shù)據(jù)內(nèi)容。對(duì)于地面照片，應(yīng)檢查地面照片文件格式與命名是否正確、文件是否能夠打開；對(duì)于遙感影像實(shí)例，應(yīng)檢查遙感影像實(shí)例文件格式與命名是否正確、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是否正確、坐標(biāo)及投影信息數(shù)據(jù)是否正確、各文件是否能夠打開、遙感影像實(shí)例裁切范圍是否合適；對(duì)于遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，則應(yīng)檢查SMPDATA.mdb數(shù)據(jù)庫(kù)的3個(gè)數(shù)據(jù)表：PHOTO數(shù)據(jù)表、SMPIMG數(shù)據(jù)表、PHOTO_IMG關(guān)系表是否創(chuàng)建、屬性名稱定義是否正確、屬性類型定義是否正確、3個(gè)數(shù)據(jù)表中屬性項(xiàng)的必填項(xiàng)是否有錯(cuò)漏、屬性項(xiàng)的可選項(xiàng)是否有錯(cuò)、屬性項(xiàng)的可選項(xiàng)為空時(shí)需統(tǒng)計(jì)的空值數(shù)目。

5.2 檢查單元缺陷分類

表1 檢查單元缺陷分類

對(duì)于以下兩類錯(cuò)誤，在檢查總體情況中說明，不作為檢查單元個(gè)體錯(cuò)誤：①SMPDATA.mdb數(shù)據(jù)庫(kù)缺失、數(shù)據(jù)表定義錯(cuò)誤、屬性項(xiàng)定義錯(cuò)誤；②同一任務(wù)區(qū)的地面照片與遙感影像實(shí)例文件不對(duì)等。

6 結(jié) 語(yǔ)

遙感影像解譯樣本制作是一項(xiàng)新任務(wù)，是地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的主要成果之一。影響遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)整理的因素很多，筆者結(jié)合多個(gè)測(cè)區(qū)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，闡述了地面照片采集的工作要點(diǎn)，并對(duì)遙感解譯樣本數(shù)據(jù)的處理方法及常見問題作了較為詳細(xì)的歸納與總結(jié)，同時(shí)也提出了質(zhì)量控制措施，對(duì)相關(guān)工作的規(guī)范化作業(yè)具有參考價(jià)值，也對(duì)提高樣本制作效率和樣本質(zhì)量具有重要意義。