湖北省地理国情普查控制点影像制作

余红举，张露林，王海涛，陈 庆

（1.湖北省测绘工程院, 湖北 武汉 430071； 2.湖北省航测遥感院,湖北 武汉 430071）

湖北省地理国情普查控制点影像制作

余红举1，张露林2，王海涛2，陈 庆1

（1.湖北省测绘工程院, 湖北 武汉 430071； 2.湖北省航测遥感院,湖北 武汉 430071）

基于湖北省地理国情普查现状，分析地理国情普查控制点影像制作面临的问题，提出控制点影像制作的技术方案及影像选取的原则和制作方法。

地理国情普查；控制点影像；野外控制点；空三加密点

为全面掌握我国地理国情现状，满足经济社会发展和生态文明建设的需要，国务院印发《关于开展第一次全国地理国情普查工作的通知》[1]。普查标准时点为2015-06-30，要求完成普查底图制作等数据建设工作，包括控制点影像的采集与整理[2]。

控制点影像是指用于正射影像生产所采集的野外控制点数据以及空三加密所生产的加密成果数据，包括卫星影像的控制点数据、航空影像的控制点数据、航空影像的空三加密点数据。这些控制点数据需从原始遥感影像中截取点位影像，而原始遥感影像种类繁多，既有卫星影像和航空影像之分，又有面阵影像和线阵影像之分，是控制点影像制作必须考虑的问题。

控制点影像数据包括控制点点位索引影像和控制点信息文件。控制点点位索引影像应在对应的纠正前原始影像（包括卫星影像和航空影像）上采集，是一个以控制点点位所在的像素为中心，向上下左右4个方向各外扩511个像素后得到的高宽均为1 023个像素的影像，超出原始影像边界以背景色填充。控制点点位以十字丝标示，十字丝大小以明显识别和不压盖明显地物为原则，一般其直线宽度为1个像素，水平和垂直长度为11个像素[3]。控制点信息文件为记录控制点坐标等信息的描述性文件。

1 数据现状

湖北省在测绘事业的建设和地理国情普查的开展中获取了覆盖全省的大量控制点。控制点影像数据包括野外测量控制点和空三加密成果，湖北省野外测量控制点多以RGB真彩色模式存储；空三加密成果是基于原始遥感影像进行空三加密得到的，空三加密成果影像的存储模式直接受到原始遥感影像色彩模式的限制。用于地理国情普查控制点影像制作的原始遥感影像可分为卫星影像和航空影像2类。其中，航空影像所用的航摄仪不尽相同，如SWDC、UCXP和ADS80等，这些数据采用的色彩模式不同（如全色光谱模式、Bayer彩色、多光谱模式等），成像方式不同（如框幅式摄影成像、线阵推扫式成像等），因而控制数据的存储形式也各不相同。

针对数据现状，列出湖北省控制数据的影像来源及其可用的色彩模式，并列出对应的控制点数据色彩模式的选取方案如表1所示。

表1 控制点影像采用的色彩模式

2 面临的问题

2.1 工作量

参照《地理国情普查数字正射影像生产技术规定》[4]的要求，以1∶50 000图幅为单位进行控制点影像的整理。湖北省全省面积约为18．59万km2，完全覆盖省内范围至少需446幅1∶50 000图幅。在控制点影像整理的过程中，原则上高精度的野外控制点都要采集，如果一幅图中加密点或匹配采集的像控点个数超过100 个，则需要按均匀分布的原则选取不超过100 个加密点。在当前测绘技术的基础上，按照作业经验，一幅1∶ 50 000图幅中采集的野外控制点约在10个左右，不妨按照每幅1∶50 000图幅中采集10个野外控制点和90个空三加密点来计算，则湖北省地理国情普查需采集约4 460个野外控制点和40 140个空三加密点，如表2所示。

表2 湖北省控制点影像数量

由此可见，控制点影像的制作面临巨大的数据量。为了加快控制点影像的制作进程，控制点影像制作的效率变得至关重要。

2.2 制作效率

控制点影像包括野外控制点和空三加密成果2种类型。两者的内容和形式各不相同，因而其制作方式也存在差别。

对于野外控制点而言，所需采集的信息包括：像控点点位索引影像一张，以及记录该点坐标值的信息文件一个。当前湖北省控制点影像制作多采用手动的方式，利用通用的图像处理软件（如PhotoShop等）进行控制点点位索引影像的截取和信息文件的制作。按照地理国情普查的要求，所有控制点点位索引影像的尺寸必须为1 023×1 023像素，且需以十字丝标示控制点点位；若控制点位于影像边缘，超出边界的部分需以背景色填充。采用通用的图像处理软件制作满足以上要求的控制点索引影像无疑十分繁琐，耗时长且容易出错，严重影响了制作效率。

空三加密成果是基于航空影像和野外控制点通过空中三角测量得到的。这些加密点往往通过匹配算法自动生成，数量十分庞大，质量参差不齐，除部分明显的地物点之外，还存在一些不贴合地表的加密点，如树冠上的点等。要从数量庞大、鱼龙混杂的加密点中选取质量较高的空三加密成果并整理成地理国情普查所要求的格式，无疑十分困难，且受作业员工作经验的影响，给控制点影像的制作带来困难。

此外，要得到满足尺寸要求的控制点影像，在制作的过程中还面临原始影像选择的问题。若控制点位于原始影像的边缘，以控制点点位为中心，向上下左右4个方向各外扩511个像素后得到的影像超出原始影像的边界，将降低控制点影像的可辨识度和信息量。鉴于遥感影像的重叠度，可从邻近影像中寻找该控制点，得到信息量最大的控制点影像，以提高控制点影像的制作质量，这将进一步影响当前作业模式下控制点影像的制作效率。

3 技术方案

3.1 野外控制点制作方案

对于野外控制点而言，设计专用的影像制作系统获取野外控制点索引影像，同时自动生成对应的控制点信息文件，提供作业效率。读入原始遥感影像和其定位信息，并在界面中显示该遥感影像，面向用户提供两种方式自动获取野外控制点索引影像和对应的控制点信息文件。

第1种方式是由用户单击影像上的某点作为输入，系统自动截取以该点所在的像素为中心，向上下左右4个方向各外扩511个像素后得到的高宽均为1 023个像素的影像，并自动在中心点位生成宽度为1个像素，水平和垂直长度为11个像素的十字丝，形成结果影像，自动生成文件名为“1∶50 000图幅号+CP+三位顺序号”样式、后缀名为“tif”，以RGB彩色模式存储在用户指定的路径。若外扩后超出了影像的边界，则以背景色自动填充超出部分。同时根据用户输入的点位，结合原始影像的定位信息，计算该点的三维坐标值，以ASCⅡ文本格式存储为控制点信息文件，文件名与野外控制点索引影像文件名相同，后缀名为“inf”，存放在用户指定的目录。

第2种方式是由用户输入一个三维坐标值，系统结合原始影像的定位信息，得到该点在原始遥感影像中的位置，并以该点所在的像素为中心，向上下左右4个方向各外扩511个像素后得到的高宽均为1 023个像素的影像，并自动在中心点位生成宽度为1个像素，水平和垂直长度为11个像素的十字丝，形成结果影像，自动生成文件名为“1∶50 000图幅号+CP+三位顺序号”样式、后缀名为“tif”，以RGB彩色模式存储在用户指定的路径。若外扩后超出了影像的边界，则以背景色自动填充超出部分。同时以ASCⅡ文本格式记录用户输入的三维坐标值，存储为控制点信息文件，文件名与野外控制点索引影像文件名相同，后缀名为“inf”，存放在用户指定的目录。

3.2 加密成果制作方案

加密成果是从航空影像的空三加密处理得到的众多空三加密点中选取的。由于空三加密成果往往是通过匹配算法自动生成的，数量十分庞大，质量参差不齐，除部分明显的地物点之外，还存在大量不贴合地表的加密点，如树冠上的加密点等。质量差的加密点利用价值不高，不能用于制作控制点影像。为了制作符合要求的空三加密控制点影像，需满足点位合理和截图合理的要求。

点位合理是指空三加密成果的点位应便于识别与观测，目标显著，基础稳定，易于长期保存，如道路的交点等。目标影像应清晰易判别，面阵影像加密成果点位应尽量设在航向及旁向6片重叠范围内，以便选择最优的控制点影像，如果选点困难也可以选在重叠度较低的范围内。航空影像由于像点坐标误差的影响使影像边缘产生的像点位移和影像变形比中心部分更严重[5]，为了提高加密成果精度，加密成果点位应距离影像边缘大于1 cm或1．5 cm。合理的点位能够保证控制点资料的精度和重复利用率，而点位不合理的空三加密成果将增加识别的难度，如草地中、水域中的点，不仅精度低，且很难重复利用。因此，需要从数量庞大的空三加密成果中选取点位合理的空三加密成果，排除不符合要求的点，保证控制点影像的质量。

截图合理是指应尽量避免截取位于影像边缘的空三加密成果，以保证截图不超出原始影像，确保控制点影像的可辨识度和信息量；同时降低影像边缘像点位移和影像变形造成的加密成果精度损失。原始遥感影像按照成像方式可分为线阵影像（如ADS80等）和面阵影像（如SWDC和UCXP等）。线阵影像采用线阵列推扫成像原理，其尺寸是不固定的。线阵影像单条CCD包含的像素数量往往较大（如ADS80传感器单条CCD包含12 000像素），以行扫描的模式向前推扫成像，得到的线阵影像尺寸往往能较好地满足截图合理的要求。而面阵影像的像幅为固定尺寸，较线阵影像而言尺寸往往偏小，出现不满足截图合理这一要求的概率更大。其形状多为矩形，相邻影像具有一定的重叠度，不满足截图要求的空三加密成果需在邻近的重叠影像中寻找满足要求的原始影像，从而获取合理的加密成果影像。所有的控制点影像制作完成后需检查其空间参考系、位置精度、属性精度、完整性和时间精度等指标[6]，以满足地理国情普查的要求。

[1] 国务院第一次全国地理国情普查领导小组办公室． 地理国情普查内容与指标[S]．

[2] 中华人民共和国国务院． 国务院关于开展第一次全国地理国情普查的通知[N]． 辽宁省人民政府公报, 2013-03-05

[3] 国务院第一次全国地理国情普查领导小组办公室． 数字正射影像生产技术规定[S]．

[4] 国家测绘地理信息局． 地理国情普查数字正射影像生产技术规定[S]．

[5] 陈福江． 浅谈航空摄影测量像控点的选择[J]． 城市建设理论研究，2012(3):1-3

[6] 国务院第一次全国地理国情普查领导小组办公室． 地理国情普查内业编辑与整理技术规定[S] ．

图6 乡村常住人口分布图

网络调查技术的周期短、组织模式新、成本低、效率高，可以在大型的基础性、跨领域信息化工程项目中应用，其运营机制和方法可为以后类似项目提供宝贵的经验，同时也为其他同行业信息普查提供借鉴。

参考文献

[1] 樊茗玥．网络调查数据质量控制研究[D]．镇江:江苏大学，2011

[2] 张轶楠,陈锐．网络民意调查的方法探讨[J]．现代传播，2012(1):155-156

[3] Trevisan M,Padovani L,Capri E．Nonpoint-Source Agheultural Hazard Index: a Casestudy of the Province of Cremona [J]．Environmental Management,2000,26(5):577-584

[4] Matthew A L,Jendrdtte G D,Wu J G,et al．The Urban Funnel Model and the Spatially Heterogeneous Ecological Footprint[J]．Ecosystems,2001,4(8):782-796

[5] 钱晓雯．基于Web的网上问卷系统的设计与实现[D]．北京:北京邮电大学,2011

[6] 方佳明,邵培基．一种评估网络调查适用度的方法[J]．清华大学学报:自然科学版,2006(增刊):1 160-1 164

[7] 浦国华,高玲芬．网络调查方法的质量评价及减少调查误差的措施研究[J]．浙江统计,2004(8):30-32

第一作者简介：刘建，硕士，主要从事地理调查与地理信息系统应用研究。

P231.5

B

1672-4623（2015）02-0015-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.006

余红举，高级工程师，从事测绘管理工作。

2014-10-22。