王 程 王 虹 雷寶佳 衛(wèi)莉娜

(1.自然資源部陜西測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站 陜西西安 710054；2.自然資源部第一地理信息制圖院 陜西西安 710054)

基礎(chǔ)地理國情監(jiān)測取得的成果已在“多規(guī)合一”、城市規(guī)劃實施監(jiān)管、環(huán)境保護與治理、自然資源管理和空間用途管制等方面得到應(yīng)用，在生態(tài)文明制度建設(shè)中也發(fā)揮了不可或缺的作用[1]。正確、精準(zhǔn)的地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)是地理國情監(jiān)測后期統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)，也是地理國情監(jiān)測成果共享和應(yīng)用的前提。遙感影像作為地理國情監(jiān)測中的主要參考數(shù)據(jù)源，為基礎(chǔ)地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)成果提供了最基礎(chǔ)的保障，也是監(jiān)測成果數(shù)據(jù)的重要組成部分。遙感影像使用的正確性直接關(guān)系到地表覆蓋分類成果數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，否則會導(dǎo)致地表覆蓋數(shù)據(jù)出現(xiàn)分類錯誤或漏更新等問題，進而對地理國情監(jiān)測后期統(tǒng)計分析的正確性及準(zhǔn)確性產(chǎn)生較大的影響。在2019年的地理國情監(jiān)測成果驗收過程中，對分類正確性的要求有了進一步提高，將“地表覆蓋分類版本數(shù)據(jù)成果質(zhì)量評定指標(biāo)”中“分類精度”的權(quán)重由0.60調(diào)整為0.75[2]，如果錯誤使用不滿足要求的遙感影像，將會對分類精度的正確性產(chǎn)生極大的影響。本文結(jié)合2019年地理國情監(jiān)測生產(chǎn)情況，對如何正確使用遙感影像進行深入分析，以便提供一些可借鑒的方法和思路。

1 生產(chǎn)中使用的遙感影像現(xiàn)狀及其使用難點

正確使用遙感影像開展地理國情監(jiān)測工作，是保證地理國情監(jiān)測成果準(zhǔn)確性的前提，因此，遙感影像的正確選取非常重要。在實際生產(chǎn)工作中，遙感影像的正確選取及使用受遙感影像源、使用原則等多種因素的制約。

1.1 生產(chǎn)中使用的遙感影像源現(xiàn)狀

首先，遙感影像源眾多，按照不同傳感器類型分類，地理國情監(jiān)測中使用的遙感影像包括國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像(資源三號、高分系列等)和國內(nèi)外商業(yè)衛(wèi)星遙感影像(北京二號、吉林一號、QuickBird、WorldView-1)等；其次，遙感影像獲取途徑多樣，包括地理國情監(jiān)測項目統(tǒng)一下發(fā)的遙感影像資料及各級地理國情監(jiān)測任務(wù)承擔(dān)單位協(xié)同收集到的遙感影像資料等；再次，遙感影像獲取時相范圍廣，涵蓋了2019年第一季度、第二季度、第三季度獲取的各類遙感影像；最后，遙感影像分辨率多樣，主要包括優(yōu)于2.5 m分辨率及優(yōu)于1 m分辨率的遙感影像，如北京二號衛(wèi)星全色遙感影像為0.8 m分辨率、高分一號衛(wèi)星全色遙感影像為2 m分辨率等。

此外，部分區(qū)域的一些遙感影像受到天氣等因素的影響，云雪覆蓋嚴(yán)重，導(dǎo)致無法使用。

1.2 遙感影像使用難點

地理國情監(jiān)測中所使用的遙感影像源多樣而且復(fù)雜，在使用中存在以下難點：

1)遙感影像獲取周期較長。按照《2019年全國地理國情監(jiān)測實施方案》的要求，遙感影像總體上按6月底之前、7月底之前和8月31日前3個階段提供保障。由于有些區(qū)域受環(huán)境氣候等因素的影響，前期遙感影像推送的少，造成覆蓋率較低，而后期又集中推送多景遙感影像，導(dǎo)致同一區(qū)域不同傳感器類型獲取的遙感影像重疊；其次，遙感影像分3個階段多批次推送，周期較長。因此，在選擇遙感影像時可能會出現(xiàn)選取遺漏或選擇錯誤的情況。

2)遙感影像使用原則復(fù)雜。遙感影像使用要求不僅對主遙感影像和補充遙感影像的使用作了詳細(xì)的規(guī)定，還對不同分區(qū)、不同地區(qū)遙感影像的使用原則進行了細(xì)化。根據(jù)地表地物變化特征的不同，以及人口、經(jīng)濟、保護與開發(fā)建設(shè)等因素，把全國分為4類區(qū)域，一、二類分區(qū)類型主要是城鎮(zhèn)及周邊區(qū)域，三、四類分區(qū)類型主要是鄉(xiāng)村區(qū)域、保護區(qū)等禁止開發(fā)地區(qū)和人煙稀少地區(qū)。從2019年遙感影像使用原則來看，對三、四類分區(qū)類型遙感影像的使用要求愈發(fā)嚴(yán)格。按照GQJC 01—2019《基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)技術(shù)規(guī)定》的要求，對于三、四類分區(qū)類型選擇的遙感影像在滿足要求的情況下(第二季度2.5 m分辨率遙感影像)，還需要考慮遙感影像的下發(fā)批次及其獲取的月份等因素，并結(jié)合前一季度的高分遙感影像進行使用。

3)生產(chǎn)過程中作業(yè)人員的經(jīng)驗和對遙感影像使用原則理解的程度不一致，也是導(dǎo)致錯誤使用遙感影像的一個重要原因。

2 遙感影像使用情況分析及使用技巧

在實際生產(chǎn)過程中，遙感影像的選擇大多還是采用人工選擇的方式。人工選擇受區(qū)域的分區(qū)類型，遙感影像下發(fā)周期、批次，遙感影像源，以及作業(yè)人員對遙感影像使用原則理解的程度、經(jīng)驗等多個因素的影響，主觀判斷因素比較大，錯誤使用遙感影像的情況時有發(fā)生。本文根據(jù)遙感影像的使用原則，結(jié)合分區(qū)類型，考慮遙感影像分辨率、時相和遙感影像下發(fā)批次這3個影響因子(見圖1)，對遙感影像正確使用情況進行分析，列出正確使用遙感影像情況的對照表，便于分析總結(jié)遙感影像正確使用的技巧。

圖1 影響遙感影像正確使用的影響因子Fig.1 Influencing Factors Affecting the Correct Use of Remote Sensing Images

2.1 遙感影像使用情況分析

不同分區(qū)類型的遙感影像使用原則不同，因此遙感影像的分辨率、時相和下發(fā)批次這3個影響因子的影響程度也不同。

1)對于一、二類分區(qū)類型，遙感影像分辨率的要求高(優(yōu)于1 m)，因此，遙感影像分辨率影響的權(quán)重較大；對于三、四類分區(qū)類型，遙感影像分辨率的要求不高(優(yōu)于2.5 m即可)，但是，當(dāng)同時存在時相為二季度優(yōu)于2.5 m分辨率和非二季度優(yōu)于1 m分辨率的遙感影像時，需要結(jié)合高分辨率遙感影像來使用。而在遙感影像使用過程中，遙感影像分辨率又存在僅有優(yōu)于1 m分辨率遙感影像、僅有優(yōu)于2.5 m分辨率遙感影像、優(yōu)于1 m分辨率遙感影像與優(yōu)于2.5 m分辨率遙感影像共存3種組合情況。

2)時相作為另一個重要的遙感影像正確使用的影響因子，存在以下7種不同的組合情況：僅有第一季度遙感影像，僅有第二季度遙感影像，僅有第三季度遙感影像，第一季度和第二季度遙感影像共存，第一季度和第三季度遙感影像共存，第二季度和第三季度遙感影像共存，第一季度、第二季度和第三季度遙感影像共存。

3)遙感影像下發(fā)批次對遙感影像使用也會產(chǎn)生一定的影響，也是一個重要的遙感影像正確使用的影響因子。遙感影像下發(fā)批次存在很大的不確定性，例如，下發(fā)周期的長短、批次間的間隔不一致等，因此遙感影像下發(fā)批次也影響遙感影像的正確使用。以某單位2019年下發(fā)遙感影像為例，從5月24日至9月6日，共收到下發(fā)的18個批次2 009景遙感影像，且遙感影像下發(fā)時間間隔也不一致，導(dǎo)致遙感影像不能按正常順序使用。

另外，在使用遙感影像時，在不同的分區(qū)類型中3個影響因子并不是同時存在，各影響因子的不同組合就會產(chǎn)生不同的遙感影像使用組合。根據(jù)不同分區(qū)類型，以及遙感影像的分辨率、時相及下發(fā)批次，會存在許多種遙感影像使用組合，即使是一種遙感影像使用組合(同一分類類型+同一遙感影像分辨率+同一時相)也會產(chǎn)生多種遙感影像使用組合，因此，遙感影像的正確使用情況存在上百種可能性。

2.2 遙感影像使用技巧

為了正確選擇使用遙感影像，本文針對2019年地理國情監(jiān)測生產(chǎn)情況，對遙感影像正確使用情況進行了梳理，列出了一、二類分區(qū)類型和三、四類分區(qū)類型僅存在優(yōu)于1 m分辨率遙感影像或僅存2.5 m分辨率遙感影像時，在不同時相組合中，正確使用遙感影像情況的對照表，見表1。根據(jù)分區(qū)類型，參考遙感影像正確使用情況對照表，針對區(qū)域的遙感影像特征，選出正確的主遙感影像和補充遙感影像，便于開展地理國情監(jiān)測工作。

表1 部分遙感影像正確使用情況對照Tab.1 Comparison of Correct Use of Remote Sensing Images 分區(qū)類型分辨率時相遙感影像正確使用情況一、二類分區(qū)類型優(yōu)于1 m一季度一、二季度共存一、二、三季度共存 時相最新或批次最早的次新遙感影像(主) 二季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(主) 一季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(主)+ 二季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(補充)(主遙感影像批次必須早于補充遙感影像批次) 二季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(主) 一季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(主)+ 二季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(補充)(主遙感影像批次必須早于補充遙感影像批次) 三季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(主)+ 二季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(補充)(主遙感影像批次必須早于補充遙感影像批次)三、四類分區(qū)類型優(yōu)于2.5 m二季度一、二季度共存一、二、三季度共存 時相最新或批次最早的次新遙感影像(主) 二季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(主) 一季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(主)+ 二季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(補充)(主遙感影像批次必須早于補充遙感影像批次) 二季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(主) 一季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(主)+ 二季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(補充)(主遙感影像批次必須早于補充遙感影像批次) 三季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(主)+ 二季度時相最新或批次最早的次新遙感影像(補充)(主遙感影像批次必須早于補充遙感影像批次)

本文通過對遙感影像正確使用情況對照表進行分析，總結(jié)了幾點地理國情監(jiān)測中遙感影像正確使用的技巧。

1)對于一、二類分區(qū)類型：

① 存在二季度優(yōu)于1 m分辨率的遙感影像必須使用，作為主遙感影像或補充遙感影像；

② 無二季度優(yōu)于1 m分辨率遙感影像，存在優(yōu)于1 m分辨率的遙感影像必須使用，其中一季度優(yōu)于1 m分辨率的遙感影像較三季度優(yōu)于1 m分辨率的遙感影像優(yōu)先使用；

③ 無優(yōu)于1 m分辨率遙感影像，二季度遙感影像必須使用；

④ 同季度同分辨率遙感影像必須首先使用時相最新遙感影像，其次才能使用批次最早的次新遙感影像。

2)對于三、四類分區(qū)類型：

① 時相為二季度優(yōu)于2.5 m分辨率遙感影像與非二季度優(yōu)于1 m分辨率遙感影像共存情況下，必須結(jié)合使用。對于同批次遙感影像，若時相不超過3個月，應(yīng)以高分辨率遙感影像為主遙感影像；對于非同批次遙感影像，則應(yīng)以批次最早的遙感影像作為主遙感影像。

② 若遙感影像的時相、分辨率等不是二季度優(yōu)于2.5 m分辨率遙感影像與非二季度優(yōu)于1 m分辨率遙感影像共存的情況，必須使用二季度遙感影像，若無二季度遙感影像，則必須將時相最新與優(yōu)于1 m 分辨率遙感影像結(jié)合使用。

③ 對于同季度、同分辨率遙感影像，首先必須使用時相最新遙感影像，其次使用批次最早的次新遙感影像。

3 結(jié) 語

受到遙感影像源多樣、遙感影像下發(fā)周期長、批次多，以及作業(yè)人員對遙感影像使用原則的理解程度不同等因素的影響，基礎(chǔ)地理國情監(jiān)測開展過程中可能會產(chǎn)生錯誤使用遙感影像的情況，而錯誤使用遙感影像則會影響成果數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和地物分類的準(zhǔn)確性，進而對基礎(chǔ)地理國情監(jiān)測后期的統(tǒng)計分析產(chǎn)生一定的影響。本文結(jié)合分區(qū)類型及遙感影像的分辨率、時相和遙感影像下發(fā)批次等影響因子，對遙感影像正確使用情況進行分析，列出正確使用遙感影像情況的對照表，通過分析總結(jié)了遙感影像正確使用的技巧，對基礎(chǔ)地理國情監(jiān)測生產(chǎn)過程中快速準(zhǔn)確地選擇遙感影像，提供一定的參考和幫助。