地理国情普查外业核查工作流程的设计与实现

徐勘，孙立坚，周群强，张旭敏

（1.国家测绘地理信息局 第二地形测量队，西安 710054；2.中国测绘科学研究院，北京 100830）

1 引 言

第一次全国地理国情普查利用高分辨率航空航天遥感影像数据、基础地理信息数据和其他专题数据等，采用多源信息辅助判读与解译、自动处理与人机交互解译、外业调查与核查等方法，开展全国地表覆盖、重要地理国情要素的普查与建库，在测绘地理信息技术发展进程中具有里程碑式的意义。外业核查基于高分影像资料和其他专业资料，一般来说在条件允许的情况下采用“先内业、再外业、再内业”的流程，先由内业解译采集，外业依据内业判读情况，制订核查路线，重点核查内业疑问图斑，核查内业判读图斑的正确性。外业核查作为连接内业的关键环节，在保证普查数据的准确性、权威性方面起到决定性作用。

2 外业核查的内容与流程

2.1 核查目的

外业核查工作以内业解译成果为基础，采用数字调查系统或其他有效方式，核查内业采集的地表覆盖分类和地理国情要素的信息，检验遥感影像解译采集的正确率；对内业分类、图斑边界、属性和内业无法准确确定类型的疑问图斑，开展外业实地核实认定，对新增和发生变化的国情信息分类要素和图斑补充调绘和实地定位；建立地物类型遥感解译样本，指导自动分类与人工解译；检查普查成果的质量和精度，确保普查成果数据的真实性和准确性。

2.2 核查任务

外业核查的任务主要包括核查区域内《地理国情普查内容与指标》（GDPJ01－2013）所涉及的所有内容；补充完善内业分类、图斑边界、属性和内业无法准确确定类型的疑问图斑的相关内容；补测遥感影像获取后新增或发生变化的地理国情要素和地表覆盖类型。

2.3 核查方法

根据核查区域特点、核查内容以及实际使用的技术手段确定外业核查方式。主要的核查方式有：采用数字核查系统的方式、采用纸质核查底图配合便携电脑的方式、采用纸质核查底图外业标绘内业整理方式。

2.4 核查归类原则

（1）“所见即所得”原则

看到哪种地表类型就表示哪种地类。

（2）“自然优先”原则

植被覆盖、裸露地表等类型中实地核查难以区分人工和自然的类型，一般采用“自然优先”的原则进行归类。

（3）“预见性”原则

对于正在发生变化且变化周期较短的类型，如即将完工的建筑工地等在普查时点规定的时间，按照通常规律可预见变为另一种类型。但采集信息时依据的影像或当前的状态不能完全体现将来时点时的状态。这种情况可采用两种方式处理：

①按照预见的时点时状态进行采集，采集时建议做出特殊标记，以利于后期时点统一时做重点核查；

②按照影像反映的状态进行采集，采集时做特殊标记，后期时点统一进行核查。

“预见”需要一定的领域知识，该方法不宜滥用，一般建议采用第二种方式处理这种情况。

（4）“立体覆盖”原则

对于不同高低植被立体覆盖的范围以顶层树冠的优势类型确定其植被覆盖类型。

对于树冠遮蔽道路、树冠遮蔽沟渠的情况，地表覆盖中按照植被归类；地理要素中按照道路和沟渠的要求采集。

对于高架桥，不考虑路下的情况，地表覆盖中按照上层道路归入路面。

桥面跨越大面积的水面，应归入水体类型；跨越峡谷，应按照地面的实际覆盖归类。

（5）“就近就大”原则

达不到地表覆盖分类最小图斑面积的，可以面积占绝对优势的类型为主就近就大归并，不以“零星地类”方式表示。

内外业一体化工作一般遵从“内业→外业→内业”的流程，图1即为内外业一体化核查工作流程图。

3 外业核查关键技术

3.1 图斑TAG属性判定准则

TAG，即生产标记信息，用于标记生产过程中与图斑状态有关的信息。取值范围为1～5，具体含义如下：

“1”表示该图斑经内业判读确定其覆盖类型；

“2”表示该图斑在内业判读中存在疑问或无法确定覆盖类型，需进行外业调查；

“3”表示该图斑经过了外业核查；

“4”表示该图斑类型目前处于变化中，需在后期时点统一时做重点核查；

“5”表示该图斑已经过标准时点核准工作。

国情普查（地表覆盖）中影像的内业判读解译，一是计算机自动分类，人工解译编辑整理；另一种是基于DLG和专题数据的人工解译编辑。

解译编辑中，每一个图斑的解译信息，都通过TAG属性表达出来，比如内业判读可以确定覆盖类型的，标记信息为“1”；不能确定覆盖类型或有疑问的图斑标记为“2”。理论上讲，内业解译成果中TAG属性标注大多是“1”和“2”，只有极少数图斑为“4”。这样，内业判读解译情况下工序能有一个很清楚的了解，外业核查也有了针对性。经外业核查过的图斑，TAG属性值也相应地将修改为“3”，这样，不管对后期编辑整理，还是过程检查，都不会产生歧义，特别是对于“同谱异物”或“异谱同物”等容易混淆的图斑。

3.2 遥感解译样本数据采集方法

解译样本数据由地面照片和遥感影像实例，一对一或多对一对应组成。两类数据从不同方面反映地物影像的形态特征，相互印证，帮助解译工作者更高效认知遥感影像所包含的信息。地面照片采集可以预先设计路线，确定拍摄位置，也可以对典型性地物和具有代表性的覆盖类型随机拍摄。按照技术要求，核查区域范围超过1000km2，每种覆盖类型不少于15个，特殊困难地区每种覆盖类型采样点数量不少于3个。一般情况下，核查区域内的各种类型（植被、土质等）应该全覆盖，采样点应尽可能均匀分布。

地面照片反映的地表季相或覆盖状态应尽可能与遥感影像的时相接近。如果季相差别较大，需确保通过照片判别出的地物或覆盖状态与影像上判别出的一致，否则不应作为样本保留。内业判读有疑问 （TAG属性为“2”）的图斑，以及外业发现分类错误的图斑，可以采集解译样本数据。对内业较确定（TAG属性为“1”）的图斑，也可核查采集。

拍摄地面照片尽可能水平持相机，保持正常姿态。尽量拍摄200m以内景物，以避免所拍照片与遥感影像实例间对应关系失真。确需远距离拍摄的，估测拍摄距离，相应记录，以供参考。

采集地面照片应记录技术规定要求的18种属性信息。推荐使用能自动记录相机姿态参数和成像参数信息的一体化外业调绘核查系统，其大部分信息均可自动记录并形成报表。所使用相机不能自动记录，可通过相应专业软件读取EXIF信息。其中，拍摄点位置定位精度一般应控制在15m之内，方位角精度小于5°。

遥感影像实例采集，要根据地面照片相关属性值，手工或自动完成遥感影像裁切、拍摄点位置标绘，以及地面照片视野范围标绘。其中，遥感影像必须裁切，后两项内容技术规定不做强制要求。遥感影像裁切范围依据地面照片姿态信息，从已经正射处理的影像数据源中裁切511像素×511像素大小的高分辨率遥感影像，尽量将所拍主体置于影像中间，保持拍摄点位于实例范围内。远距离拍摄的地面照片，可将裁切范围扩展至1023像素×1023像素大小。对于超远距离拍摄的冰川、长年积雪照片，不要求拍摄点位于实例范围内。

解译样本数据可以根据其内容、属性特点采用文件、数据库等多种方式存储管理。

4 外业核查过程

4.1 制作外业数字核查底图

外业核查底图（也称外业工作底图）的内容包括内业解译难以判别需要外业核查的地表覆盖图斑数据及其详细标识、源自权威资料的准确的地名数据、需要核查的地理国情要素实体数据。

在内业解译成果基础上，对内业疑问图斑（TAG属性为“2”）做出标记，或采用特定文字形式、涂鸦等方式详细表达。对内业判读确定的图斑（TAG属性为“1”），使用代码、地图符号形式表达。核查底图内容的选取与表示应该层次清楚，定性、定位准确，各类注记、线化、符号等清晰易读。

在这些基础上，叠加经融合的彩色正射影像DOM、空间专题信息，和上面已经符号化的内业采集的矢量数据，形成外业数字核查底图。

4.2 外业核查线路设计

以核查底图为基础，以对内业疑问图斑全覆盖为原则，结合任务区各类地表覆盖特征和地理要素分布特征，充分考虑遥感数据源的时相特征，结合内业技术人员解译过程的反馈意见，制定切实可行的核查路线，分析当地地理环境，选择具有代表性地物或覆盖类型作为比例抽样，对内业判读作校验，统计判读错误率，为后期图幅整体质量评价提供依据。

核查线路要能全面反映任务区内各类地表覆盖特征和地理要素分布特征。参考部分地区在过去已完成的有关野外地理信息成果资料，综合考虑经济、人力条件，充分考虑任务区域交通状况以及自然、人文因素，设计一条合理、现实方案，从而达到预期的目的。

4.3 实地核查

实地核查在底图的基础上，按照预先设计的核查路线，采用分层抽样的方法，抽取重点疑问类型图斑进行全面核查。根据既定的野外判别标准，结合专业人员的丰富知识经验，现场判别覆盖类型、地物边界、地物属性等具体核查内容。对已经外业核查过的图斑，其TAG属性标注应相应修改为“3”，避免数据整理和质检对影像与图斑的错误理解。

沿途重点关注外业工作底图标示的疑问图斑，现场实地确定覆盖类别、范围边界及其相关属性，必要时拍摄地面照片。遇到作业区域比较特殊的地表覆盖类型和地理国情要素，应及时停下来，现场标注、定位，准确经纬度信息，开展遥感影像解译样本数据的采集工作。核查时应开启定位设备，记录野外核查工作轨迹。核查轨迹以核查单元为单位，可以作适度编辑。实地已发生变化的图斑（地物），能现场调绘清楚的现场调绘清楚，并采集范围边线。正在变化中的图斑（地物），可以预见性表示的尽量预见性表示，能判别的属性应现场判定，将TAG属性值填写为“4”，以便于在核查时点前统一重点核查。

地表覆盖分类核查时还应注意前后时相影像发生变化或实地覆盖与影像不一致、属性变化的部分，仔细判别确认新的地类范围及属性。不够指标要求的图斑，按照“就近就大”原则合并至周围图斑。

地理国情要素的外业核查，实地调查国情要素的实体、范围、属性、要素间相互关系以及要素与地表覆盖图斑的关系，根据实际情况适当修改和增删。对内业采集时缺失的地物属性，如乡级及以上公路的名称、等级等，河流流向等进行补充、完善、修改。

4.4 形成外业核查成果

外业核查成果包括数据成果和外业核查报告。

数据成果有核查轨迹数据、经过核查的地表覆盖分类数据和地理国情要素及其属性数据、整理完成的遥感解译样本数据。需要说明的是，所有这些数据，都是以核查轨迹为红线串接而成。实际检查中发现，往往有违背核查轨迹的核查图斑、地面照片，这些都是与事实违背的。

外业核查报告包含有：核查总体情况说明、外业核查发现内业解译存在的主要问题、核查图斑与要素情况统计、解译样本数据采集情况等。

5 外业核查中几个具体案例分析

案例1：在南方经济比较发达地区，有一类用围护物圈起来的图斑，实地面积很大，有的有施工迹象，有的没有任何施工迹象，围护物里边有旱地、有草地等，实地处理很有难度。对于有施工迹象的，按照实际情况预见性地以建筑工地表达，能表示至三级类的应尽量表示至三级类。后一种情况，应该调查清楚，确定在时点前内不会施工，应基于“所见即所得”原则以实地状况表示。对于围护物里边的草地，不易区分天然草地与人工草地的，宜以“自然优先”原则认定为天然草地。

案例2：实际工作时，遇到一类图斑，遥感影像反映为林地，实地也符合林地特征，树冠很丰富，目测树龄也在十年之上。但是经调查，其是以出售为目的，而且已经部分售出。据此，初步认定符合苗圃特点，后经详细巡查，林木排列整齐，树木种植均匀。最终判断确定为苗圃。

案例3：内业检查时，偶然发现一块图斑，图面表达为“0890”，即其他人工堆掘地，其TAG属性没有赋值。无法认定是否经过外业核查。遥感影像上，能反映出部分地面特征，遥感影像光谱特征和纹理具备人工堆掘地的特征。了解到此图斑已经过外业核查，询问核查者本人了解到，核查者看到此处确是有人工堆掘的特征，但是经过和当地管理部门沟通，此处为用户拓展路面的建筑工地（实地的确看不到与施工有关的车辆、设备），认定图斑分类错误，应为0833（道路建筑工地）。

6 结束语

本文详细叙述了基于地理国情要素和地表覆盖对象的外业核查工作的内容、关键技术及实施过程；介绍了TAG属性值判定准则及实施过程中采用的遥感解译样本采样方法；提出了对图斑引入TAG属性来表示内外业过程中图斑核查状态的变化。地理国情普查外业核查实施过程证明TAG属性在核查底图的制作及实地核查中起到了重要作用，有效地提高了内外业工作的沟通效果，避免了数据整理和质检对影像与图斑的错误理解。外业核查工作是保障地理国情普查数据质量的关键步骤，了解相关的关键技术并掌握地理国情普查外业核查工作的实施工程对高质量地完成外业调查工作具有重要指导意义。

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