湖北省三调正射影像质量控制实践与经验

陈 蓉,王 博,马随阳

（1. 武汉交通职业学院，湖北 武汉 430065；2. 湖北省测绘质量监督检验站，湖北 武汉 430074；3. 长江宜昌航道局，湖北 宜昌 443007）

三调工作中重要的一步是利用高分辨率遥感数据制作遥感正射影像图，以正射影像图为基础，明确实地调查土地的地类、面积和权属，全面掌握全国耕地、园地、林地、草地、商服、工矿仓储、住宅、公共管理与公共服务、交通运输、水域及水利设施用地等地类分布及利用状况。因此，提供高质量的高分辨率正射影像对三调意义重大，直接影响后续工作。本文通过对湖北省第三次国土调查（省三调）正射影像的质量评价工作的总结，提出省三调质量控制方法及措施，提高正射影像生产过程中的质量控制水平。

1 湖北省第三次国土调查正射影像基本情况

按照《第三次全国土地调查正射影像生产技术规程》的要求，第三次全国土地调查任务中的正射影像包括覆盖全国1∶10 000正射影像和城市建成区1∶2 000正射影像，以地面分辨率来区分就是全国制作0.5 m地面分辨率正射影像，城市建成区为0.2 m 地面分辨率正射影像。湖北省结合自身的实际情况，多地要求县城城关区域采用优于0.1 m 分辨率航空摄影数据制作1∶1 000正射影像，乡镇核心区域要求采用优于0.2 m分辨率航空摄影数据制作1∶2 000正射影像。在实际作业时，县城城关区域一般使用有人飞机或者大型无人机进行航空摄影。乡镇核心区域则由于非常分散并且面积不大，同时无人机在测绘行业的应用也已非常成熟[1-2]，因此，主要采用的是旋翼型无人机进行传统航空摄影或者倾斜摄影，其他区域则采用国家下发的正射影像。在湖北省第三次全国土地调查正射影像生产中，有卫星、有人飞机、无人机（其中卫星平台就主要有高分系列、北京二号、高景一号、World-View 等国内外主流遥感卫星，飞机平台有传统有人固定翼飞机、三角翼飞机、固定翼无人机、多旋翼无人机），从传统摄影方式到倾斜摄影方式，比例尺有1∶1 000、1∶2 000、1∶10 000，有按矩形分幅、县级行政区域分幅，因此具有多数据源多比例尺的特征。由此可见，湖北省第三次国土调查正射影像具有多平台、多源、多比例尺的特点。

2 质量评价流程

按照《数字测绘成果质量检查与验收》[3]规定和实际质量评价工作要求，正射影像的质量评价具体流程设计如图1所示。

图1 质量评价流程

其中，文档资料审核内容主要为三大件，技术设计书、技术总结、检查报告。抽样按照《数字测绘成果质量检查与验收》规定抽取。

3 质量评价内容及方式

考虑到湖北省第三次全国土地调查正射影像生产的实际情况，结合国家相关质量检查与验收的规范，本项目的质量元素并未考虑时间精度和表征质量，检查内容主要包括空间参考系、位置精度、逻辑一致性、影像质量、附件质量五大质量元素。下文将对每项质量元素的评价内容、方式以及易错点进行分析。

3.1 空间参考系

空间参考系利用GIS软件、查看XML文件或者自动检查软件检查等方式，内业核查分析成果的大地基准、地图投影。该质量元素的检查项均是符合性检查，因此，生产过程中需严格按照设计要求进行，已出现的问题主要有坐标系统未定义或者定义错误，投影文件中投影方式错误等。

3.2 位置精度

平面精度评价采用检测点比较法，检测点可通内业和外业2 种方式获取，内业上可从已有验收合格的同精度或者高精度的地形图、DOM中获取，或者直接套合在一起检查，也可通过摄影测量方法（空三加密点法、立体采集法）获取检测点；外业则通过HBCORS采集，采集检测点要求为影像上明显特征点。

县级三调补充影像基本按照矩形分幅提交验收，考虑到正射影像的生产流程以及质量评价工作的时效性，精度统计的时候按多个图幅组成一个区进行位置精度评价，可提高作业效率，通过多年来的实践经验来看，该做法对成果最终的符合性影响非常有限，可以满足平面精度评价的需要。在实际量取距离时，可采用钟生伟[4]等总结的一套检测点快速精度统计的作业流程。

3.3 逻辑一致性

内业核查成果的逻辑一致性，主要检查数据命名、数据格式是否正确。此项也为符合性检查，容易出现的错误为数据格式或文件命名不符合设计要求。

3.4 影像质量

内业检查数据地面分辨率、图幅范围、色彩模式、色彩特性、影像噪声、信息丢失。地面分辨率可通过TFW文件查看，也可直接使用GIS软件打开影像查看属性或量取，图幅范围、影像特性（色彩模式、色彩特性、影像噪声、信息丢失）可使用GIS 或者其他看图软件检查（建议使用GIS 软件，以方便进行范围标注及面积统计）。容易出现的问题有线状地物易错位，桥梁、房屋扭曲，山体拉花，过度曝光，云影导致信息丢失，图幅范围错误等情况，其中图幅范围错误主要表现为未按要求外扩，图幅范围为符合性检查，直接影响成果的合格与否。

3.5 附件质量

内业检查文档、附件（元数据、县域镶嵌块信息文件）完整性、正确性、权威性。其中省级三调正射影像元数据、县域镶嵌块信息文件中的属性项定义、坐标系统定义等符合项为生产和检查中的重点内容。县级三调补充的影像由于单纯作为三调底图，不作为三调的最终成果提交。为降低作业成本，更好地完成三调任务，元数据一般为文本形式或不要求制作元数据。

4 质量问题分析及建议

通过对湖北省三调影像质量评价工作的总结，在正射影像生产过程中出现了不少共性问题，从这些问题也可以一定程度上反映行业内普遍面临的挑战。

1）技术文档存在内容缺失，内容错误，文档编制随意的情况，主要存在于县级三调单位，一方面是技术力量薄弱，编写人员和审核人员水平参差不齐；另一方面是对设计的不重视，会出现一些前后矛盾以及常识性的错误。因此，生产单位、管理单位应加强技术培训和交流，强化设计的各项程序，并确保设计与生产不能脱节。

2）从提交的成果可以明显看出不同的作业方式和生产软件，有传统摄影测量生产软件（INPHO、像素工厂、Geoway 等），也有三建模软件（CC），而利用CC 生产所谓的真正射影像（TDOM），在利用实际像素进行查看时，边缘粘连情况非常严重，这是由于CC 是全过程自动化生产，因此无法对其中间成果进行编辑，导致影像质量不能够符合国家标准。

3）由于在地形变化处容易引起如道路、房屋、高架桥梁变形，因此，在过程DEM 数据编辑过程中，应着重对地形变化处进行编辑处理。线状地物或者建筑物出现错位情况，一般是由于镶嵌线直接穿越导致的。镶嵌线一般都通过计算机自动生成，目前算法对于避开房屋、线状地物的成功率还不算太好[5-7]。影像镶嵌时最大可能运用影像的中心区域镶嵌线应避开大型建筑物和影像差异较大的地方，尽量选择河、路、沟、渠、田埂等线状地物的边沿，尽量避免在同一道路上来回穿越，避免切割人工地物。应经过合理有效的影像镶嵌来消除不同航片上由于高层建筑、高架桥等投影差造成的地物错位的现象。

4）杜绝在坐标系统定义、投影参数定义、文件格式、文件命名、地面分辨率、影像外扩、元数据属性项定义等不符合项上出现错误，减少其他影像质量问题，在很大程度上可以确保最终成果符合设计和规范。

5）从质量验收过程也可以看出，国产遥感卫星拍摄的卫片经过处理后生产出来的DOM 数学精度与国外遥感卫星没有明显差距，但是在影像的色彩、清晰度（同一分辨率的情况下）上，国产卫星还是略逊于国外的遥感卫星[8]。

5 结 语

本文通过对湖北省第三次国土调查正射影像的质量评价工作进行总结，并将正射影像质量评价涉及的质量元素的评价内容、方式以及易错点进行了分析，通过质量评价工作反演生产问题，从技术和管理方面对正射影像的生产提供一定的建议，在正射影像的生产和质量检查工作中均有一定的指导意义。