巨小文 閔曉鳳

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局陜西測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站 陜西西安 710054；2.國(guó)家測(cè)繪地理信息局第一航測(cè)遙感院 陜西西安 710054）

1 引言

近年來，隨著測(cè)繪地理信息事業(yè)的蓬勃發(fā)展，地理信息產(chǎn)品得到了各個(gè)行業(yè)越來越廣泛的應(yīng)用；如地理國(guó)情普查通過對(duì)地理要素的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)、分析、其變化情況，形成反映各地域內(nèi)資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)要素分布情況，為國(guó)家及政府提供準(zhǔn)確可靠的地理國(guó)情信息；全國(guó)農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記工作底圖制作，為實(shí)施農(nóng)村土地確權(quán)提供前期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些項(xiàng)目的實(shí)施，為國(guó)家、政府和社會(huì)發(fā)展及長(zhǎng)期規(guī)劃，提供了有力的保障；地理信息產(chǎn)品正逐步由傳統(tǒng)的模式向快速、多元化的方向演變。

數(shù)字正射影像成果作為一種基本的地理信息產(chǎn)品，因其直觀、可視性強(qiáng)、易被理解與接納的特點(diǎn)，同時(shí)作為各項(xiàng)地理信息產(chǎn)品的基礎(chǔ)底圖或資料，越來越受到廣泛的應(yīng)用。由于影像獲取手段逐漸走向多元化，如常規(guī)航空攝影測(cè)量、雷達(dá)方式獲取影像、高分辨率衛(wèi)星影像及我國(guó)自主研發(fā)的資源三號(hào)、天繪一號(hào)、天繪二號(hào)資源衛(wèi)星等等，新近實(shí)現(xiàn)的傾斜攝影為實(shí)現(xiàn)三維地理信息建模開辟了新的思路；這些新技術(shù)和手段為實(shí)現(xiàn)影像的獲取和地理信息要素的快速更新提供了有力的支撐和保障，因此，多尺度數(shù)字正射影像產(chǎn)品正逐漸成為新形勢(shì)下地理信息行業(yè)的“新寵”，地理信息行業(yè)在數(shù)據(jù)生產(chǎn)及產(chǎn)品更新方面正在發(fā)生著新的變革。

為保證多尺度數(shù)字正射影像產(chǎn)品在不同行業(yè)、不同領(lǐng)域、不同工序的準(zhǔn)確和合理使用，成果檢驗(yàn)中能否抓住影像產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)關(guān)鍵，對(duì)控制成果質(zhì)量有重要的影響。

正射影像產(chǎn)品的檢驗(yàn)主要包括:空間參考系、位置精度、邏輯一致性、時(shí)間精度、影像質(zhì)量、附件質(zhì)量六大質(zhì)量元素[1]；部分質(zhì)量元素可通過軟件進(jìn)行技術(shù)參數(shù)設(shè)置后自動(dòng)檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，一些質(zhì)量元素需要通過人工檢查完成?，F(xiàn)就自己多年來工作實(shí)踐，對(duì)多尺度數(shù)字正射影像成果在檢驗(yàn)過程中的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行闡述。

2 起始點(diǎn)位置的確定和文件命名的檢查

1∶1000—1∶5000間大比例尺度正射影像成果一般采用正方形分幅，以圖廓為范圍不進(jìn)行外擴(kuò)，圖幅文件的命名一般采用圖幅左下角坐標(biāo)，或整公里、或百公里不等，1∶5000—1∶50000間中小比例尺度成果采用國(guó)家基本比例尺分幅與編號(hào)，在梯形分幅基礎(chǔ)上經(jīng)外接矩形并外擴(kuò)后確定圖幅范圍，一般的檢查軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圖幅命名均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢查；但不管比例尺、外擴(kuò)范圍如何變化，數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)一般為圖幅左上角，TIF+TFW格式的成果起始點(diǎn)由信息文件中坐標(biāo)來定位，GEOTIF格式本身自帶坐標(biāo)定位信息，信息文件固定格式通常如表1所示:

表1:影像信息文件TFW（ASCII的TIFF WORD）文檔格式樣例

圖1

可見起始點(diǎn)為圖幅左上角第一個(gè)像素中心位置，如圖1中1點(diǎn)所示，因軟件不同會(huì)存在起始點(diǎn)為圖幅左上角第一個(gè)像素左上角點(diǎn)的位置的情況，如圖中 2點(diǎn)所示，具體情況根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求及軟件確定圖幅起始點(diǎn)位置。

大比例尺正射影像成果的文件命名一般與圖幅左下角坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)，通過圖幅的X、Y方向范圍及相鄰圖幅圖號(hào)去推算本圖幅起始點(diǎn)及四個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)，檢查圖幅的起始點(diǎn)位置、文件命名、圖幅裁切范圍是否正確。

另外，從上圖可以看出，正射影像成果中任何像素坐標(biāo)與分辨率存在以下關(guān)系，即像素角點(diǎn)坐標(biāo)為分辨率一半的整倍數(shù)，像素中心點(diǎn)坐標(biāo)為分辨率的整倍數(shù)，上圖中，圖幅分辨率為0.5米，則2、3點(diǎn)坐標(biāo)為0.25的整倍數(shù)，尾數(shù)分別為0.25、0.75，1點(diǎn)則應(yīng)為0.5、0.0等，通過像素角點(diǎn)或中心點(diǎn)坐標(biāo)亦可推算數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)位置是否合理。

3 平面精度檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量及檢測(cè)手段的確認(rèn)

GB/T23456-2009《測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》對(duì)平面精度檢測(cè)作了明確規(guī)定，但在不同比例尺、不同成果的檢驗(yàn)中應(yīng)依據(jù)項(xiàng)目具體情況確認(rèn)精度檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量、檢測(cè)方法及精度統(tǒng)計(jì)方法。

一般情況下，對(duì)于1∶1000、1∶2000等較大比例尺數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)成果，因其圖幅面積較小，考慮到特殊因素如植被、水域、沙漠等難以滿足20-50個(gè)點(diǎn)/幅的選點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)，因此檢驗(yàn)中可采用適當(dāng)擴(kuò)大檢測(cè)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)范圍，如將圖幅向四周延伸，以2幅圖或 4幅圖為檢測(cè)單元進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)，這種方法也符合同一個(gè)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)圖幅精度相同的原則。

對(duì)于中小比例尺成果，如1∶5000-1∶50000比例尺數(shù)據(jù)成果，若存在特殊情況，可適當(dāng)減少檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)，結(jié)合平差理論對(duì)于中誤差的統(tǒng)計(jì)方式及誤差的接近程度，一般不應(yīng)低于20個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。

另外，像資源三號(hào)整景衛(wèi)星影像因圖幅幅面跨度約 60 km×60 km，圖幅面積及范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 1∶50000比例尺圖幅范圍，精度檢測(cè)點(diǎn)若限制在20-50個(gè)范圍之內(nèi)，顯然也不能正確反映成果的精度，因此檢驗(yàn)中適當(dāng)增加檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)，至少在100點(diǎn)以上。

用于精度檢測(cè)的輔助資料的精度及手段不同，精度統(tǒng)計(jì)方法也有區(qū)別。若利用傳統(tǒng)航空攝影資料經(jīng)加密工序糾正的成果，一般可采用加密工序保留的保密點(diǎn)資料用于精度檢測(cè)；對(duì)于大比例尺成果數(shù)據(jù)可采用外業(yè)采集檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行精度檢測(cè)，或者在立體模型中采集同名影像點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)；對(duì)于有更高比例尺的矢量或不同期的正射影像成果也可用作精度檢驗(yàn),即矢量對(duì)影像或影像對(duì)影像套合檢查；近年來由于高分衛(wèi)星影像的廣泛應(yīng)用，例如在地理國(guó)情普查中大量應(yīng)用了高分辨率衛(wèi)星影像WorldView-1/2、QuickBird、IKONOS、GeoEye、Pléiades、ZY-3 等系列進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)影像制作地理國(guó)情普查要素采集底圖，數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)流程采用無控糾正或稀少控制點(diǎn)糾正方式，與傳統(tǒng)的正射影像生產(chǎn)方式不同，數(shù)據(jù)精度與衛(wèi)星的軌道參數(shù)（RPC 參數(shù)）及所采用的DEM數(shù)據(jù)相關(guān)，雖然所測(cè)區(qū)域大部分存在前期生產(chǎn)的較大或同精度DOM成果，可用作本次成果的精度檢測(cè)，但是對(duì)于地表覆蓋物已發(fā)生較大變化的城市地區(qū)，已有可用于檢測(cè)用的資料不能滿足要求，成果平面精度檢測(cè)手段面臨新的挑戰(zhàn)，相信隨著大面積，高分辨率衛(wèi)星影像的進(jìn)一步應(yīng)用，平面精度檢測(cè)手段及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)在不斷試驗(yàn)中相繼完善并出臺(tái)。

精度評(píng)定所選取的檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)滿足如下要求:（1）大于 2倍中誤差的點(diǎn)視為粗差，粗差比例不應(yīng)超過5%；（2）2倍以內(nèi)誤差值均應(yīng)參與精度統(tǒng)計(jì)；（3）同精度檢測(cè)時(shí)，22以內(nèi)的誤差值應(yīng)參與精度統(tǒng)計(jì)；（4）檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量少于 20時(shí)，以誤差的算術(shù)平均值代替中誤差；（5）檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量大于20時(shí)，若為高精度檢測(cè)，采用

（M:成果中誤差，n:檢測(cè)點(diǎn)總數(shù)，Δi:較差）進(jìn)行中誤差計(jì)算[2]。

4 成果格式類型的特點(diǎn)

數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式與項(xiàng)目的生產(chǎn)要求及數(shù)據(jù)讀取難易關(guān)系密切，一般情況下大比例尺成果要求存儲(chǔ)為“TFW+TIF”或“GEOTIF”格式，單純的 TIF影像沒有任何定位信息，與通常的照片類似，只有與TFW（影像信息文件）文件配套使用，才能對(duì)文件X、Y方向的分辨率、起始坐標(biāo)等信息反映在圖上；GEOTIF文件是帶有定位信息的影像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)打開后與“TFW+TIF”相同，但在檢驗(yàn)的項(xiàng)目中，曾遇到過將二者混淆的情況，往往有些單位將“GEOTIF+ TFW”作為成果提供檢驗(yàn)，檢查時(shí)應(yīng)將TFW文件移除后，打開正射影像文件，看是否顯示坐標(biāo)信息來判斷數(shù)據(jù)格式正確性；對(duì)于大幅面、高分辨率的整景衛(wèi)星影像，由于其數(shù)據(jù)量大（大于 2GB），采用 TIF格式在數(shù)據(jù)打開時(shí)因建立影像金字塔（生成 AUX金字塔輔助文件）需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，降低了檢查和應(yīng)用效率， 采用IMG+IGE+RRD格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)很方便，當(dāng)數(shù)據(jù)量大于2GB時(shí)，IMG影像就不再單獨(dú)出現(xiàn)，軟件會(huì)自動(dòng)生成 IGE文件，即數(shù)據(jù)體文件，IMG則成為一個(gè)連接文件，RRD即金字塔文件（即塊視圖），當(dāng)數(shù)據(jù)小于2G時(shí)，僅有IMG+ RRD文件，IMG用來存儲(chǔ)影像數(shù)據(jù)，RRD為金字塔文件，這樣在常規(guī)軟件中即可較快地打開并使用。

若能對(duì)數(shù)字正射影像成果的不同格式有較深的了解與認(rèn)識(shí)，檢驗(yàn)中則能游刃有余，提高檢驗(yàn)效率。

5 影像質(zhì)量檢驗(yàn)

成果的空間參考系、平面精度、邏輯一致性、時(shí)間精度、附件質(zhì)量等質(zhì)量元素檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，數(shù)字正射影像成果作為主體數(shù)據(jù)地檢驗(yàn)需要對(duì)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)工藝及數(shù)據(jù)源的情況有明確的了解，才能抓住圖面質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，控制好影像質(zhì)量。

影像質(zhì)量主要從以下幾方面掌握:（1）糾正質(zhì)量:影像應(yīng)無大面積噪聲，無因糾正造成的數(shù)據(jù)丟失、地物扭曲、變形現(xiàn)象；山區(qū)、高山區(qū)及陡峻的地形變化處，影像糾正后發(fā)虛、模糊（俗稱“拉花”）應(yīng)盡量消除；（2）鑲嵌質(zhì)量:鑲嵌過程中，鑲嵌線選取合理，盡量避開高大建筑物、橋梁等人工設(shè)施；要保證影像自然過渡，紋理清晰，原則上無影像發(fā)虛和重影以及錯(cuò)位、丟失現(xiàn)象，拼接處理后不應(yīng)出現(xiàn)明顯的整體性視覺差異，且不應(yīng)出現(xiàn)漏洞或無數(shù)據(jù)區(qū)；（3）影像增強(qiáng)質(zhì)量（色彩調(diào)整質(zhì)量）:增強(qiáng)后影像應(yīng)地物細(xì)節(jié)清晰，反差適中，層次分明，色彩基本平衡，對(duì)于衛(wèi)星影像，融合后影像色調(diào)應(yīng)接近于自然色調(diào)，目視效果舒適；（4）接邊質(zhì)量:在滿足影像接邊精度要求的情況下，接邊線盡量避開明顯地物，不應(yīng)出現(xiàn)影像裂隙或影像模糊現(xiàn)象，其灰度或色彩模式不應(yīng)有明顯變化[3]。（5）影像色彩模式應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，一般情況下影像成果包括灰度和RGB兩種彩色模式，像素位分別為8bit或24bit，Photoshop，ArcMap，ERADS等軟件均可顯示影像的相關(guān)信息進(jìn)行檢查。（6）原始資料選取質(zhì)量:盡量避開使用云及云影，霧霾覆蓋的資料，對(duì)于衛(wèi)星影像，當(dāng)影像側(cè)視角較大時(shí)，盡量選取中心影像，避免選取邊緣影像。

6 結(jié)束語(yǔ)

以上所述為本人多年來工作的一些體會(huì)與總結(jié)，事實(shí)上，數(shù)字正射影像的總體質(zhì)量因不同成圖比例尺、不同方式獲取數(shù)據(jù)源、不同的技術(shù)設(shè)計(jì)要求、不同的生產(chǎn)工藝流程、不同的生產(chǎn)軟件平臺(tái)、不同的糾正及平差算法、項(xiàng)目甲方對(duì)于產(chǎn)品要求程度的高低等因素綜合影響，因此，成果的質(zhì)量滲透在數(shù)據(jù)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。希望這些總結(jié)與經(jīng)驗(yàn)對(duì)同行們有所幫助與參考。

[1]CH/T 1027-2012，數(shù)字正射影像圖質(zhì)量檢查技術(shù)規(guī)程[S]

[2]GB/T23456-2009，測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收[S]

[3]GDPJ 05-2013，數(shù)字正射影像生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定[S]