陳俊霖　陳培恩

摘要：如今遙感技術(shù)發(fā)展迅速，影像數(shù)據(jù)量愈發(fā)龐大，遙感影像已成為基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容。然而遙感影像的使用技巧是否合理對(duì)基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)是否準(zhǔn)確有直接影響，且對(duì)后期統(tǒng)計(jì)也有決定性作用。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等傳統(tǒng)處理方法輸出中間結(jié)果次數(shù)繁多、用時(shí)較長(zhǎng)、資源占用量較大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余問題嚴(yán)重，無法滿足基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的使用需求。按照不同分區(qū)類型，基于對(duì)遙感影像相關(guān)影響因素的考慮，對(duì)遙感影像使用技巧進(jìn)行分析，并總結(jié)出正確使用的參照表，為基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)合理選用遙感影像提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)；遙感影像；使用技巧

一、前言

基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)作為測(cè)繪工作的全新發(fā)展方向，對(duì)測(cè)繪工作提出了更高的要求?；A(chǔ)國(guó)情地理監(jiān)測(cè)主要指對(duì)國(guó)情要素的空間分布特點(diǎn)以及變化態(tài)勢(shì)的全面、動(dòng)態(tài)、持續(xù)性監(jiān)測(cè)，是一種用于研究地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段，通過構(gòu)建完善可靠的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，為相關(guān)部門提供可靠、準(zhǔn)確的信息依據(jù)。目前其所獲取的成果已得到諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)揮重要的作用，如城市規(guī)劃、環(huán)保治理、生態(tài)文明建設(shè)等。唯有確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確方可提高后期統(tǒng)計(jì)分析水平，也是監(jiān)測(cè)成果共享和有效運(yùn)用的重要基礎(chǔ)。遙感影像是監(jiān)測(cè)工作的主要參考指標(biāo)，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)成果提供技術(shù)支持，也是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容。遙感影像的使用技巧決定了地表覆蓋分類成果數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，使用技巧不當(dāng)極易導(dǎo)致分類不正確、漏更新等問題，進(jìn)而影響后期統(tǒng)計(jì)分析工作[1]。近年來，我國(guó)對(duì)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果的分類準(zhǔn)確性提出了更高的要求，且適當(dāng)增加了分類精度的權(quán)重，如果遙感影像使用不當(dāng)必然會(huì)嚴(yán)重影響分類精度的準(zhǔn)確性?；诖耍?019年基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)情況為基礎(chǔ)，進(jìn)一步分析遙感影像的使用技巧，以保證監(jiān)測(cè)效果。

二、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中遙感影像應(yīng)用現(xiàn)狀及難點(diǎn)分析

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)主要指綜合利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、航空航天遙感系統(tǒng)及地理信息技術(shù)等現(xiàn)代化、先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)，結(jié)合不同時(shí)期的檔案，對(duì)地形、水域、道路、城鎮(zhèn)等要素進(jìn)行動(dòng)態(tài)和定量化、空間化監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解其變化情況、分布特征、地域差異等特點(diǎn)，生成能夠充分反映各類資源、環(huán)境、生態(tài)等要素的空間分布及發(fā)展變化規(guī)律的數(shù)據(jù)信息、地圖圖形及報(bào)告等，在地理空間層面客觀、全面展示國(guó)情國(guó)力。新時(shí)代，地理國(guó)情監(jiān)測(cè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)測(cè)繪工作的新要求，是測(cè)繪部門的重要職責(zé)和戰(zhàn)略任務(wù)。遙感影像在基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中占據(jù)重要地位，合理選擇和使用遙感影像是保證監(jiān)測(cè)成果準(zhǔn)確可靠的重要基礎(chǔ)，所以對(duì)遙感影像合理選擇與運(yùn)用具有重要意義。在實(shí)際工作階段，遙感影像的選擇極易受其他因素的影響，如影像源、應(yīng)用原則等，相關(guān)工作人員應(yīng)加以重視。

（一）遙感影像源的應(yīng)用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)模式下，區(qū)分影像的方法主要通過中等或低等分辨率的影像設(shè)計(jì)，主要原因在于影像中低空間分辨率本身是一種單一像元表現(xiàn)出的混合地物。但是低空間分辨率下，遙感影像中光譜的分辨率通常較高，而高分辨率的遙感影像的光譜特征卻不豐富，應(yīng)采取由上至下的處理方法。高分辨率的遙感影像可通過建模分割影像得到光譜信息外的信息，如形狀特征、空間特點(diǎn)、相互層次關(guān)系等，效果確切。遙感影像源繁多，根據(jù)傳感器類型的差異性，對(duì)基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中采用的遙感影像類型進(jìn)行劃分，具體包括國(guó)產(chǎn)遙感影像和國(guó)內(nèi)外商業(yè)衛(wèi)星遙感影像等，類型豐富。同時(shí)遙感影像具有豐富的獲取途徑，例如由監(jiān)測(cè)部門統(tǒng)一發(fā)放的影像資料，各界監(jiān)測(cè)單位協(xié)同收集的影像信息等。除此之外，遙感影像具有廣泛的獲取時(shí)相范圍，包括全年多個(gè)季度、各種類型的遙感影像。最后，遙感影像的分辨率十分豐富，比如北京二號(hào)衛(wèi)星全色遙感影像的分辨率為0.8m，高分一號(hào)衛(wèi)星遙感影像的分辨率為2m[2]。我國(guó)一些地區(qū)的遙感影像易受到外界氣候環(huán)境因素的影響，例如受到多云、雨雪等天氣的影響，導(dǎo)致其難以正常使用，仍有待優(yōu)化和改進(jìn)。

（二）遙感影像信息獲取

目前地理國(guó)情監(jiān)測(cè)最為重要的數(shù)據(jù)源便是遙感影像。近年來我國(guó)航空航天技術(shù)發(fā)展迅速，獲取某一地區(qū)的多時(shí)相、多分辨率影像十分容易，且在軌運(yùn)行的陸地觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)量明顯增加，分辨率明顯提高。遙感影像信息獲取主要指通過大量、可利用的遙感影像數(shù)據(jù)中提取出有價(jià)值的信息，具體包括地物、植被、溫度等，且能夠在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)這類信息或者以其他形式提供給用戶查詢使用。但是如何從海量影像信息資源中最大限度挖掘遙感影像信息是遙感研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。

（三）遙感影像的應(yīng)用難點(diǎn)

基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)采用的遙感影像類型繁多且復(fù)雜，具體使用過程中存在諸多難點(diǎn)，主要包括：

1.遙感影像獲取時(shí)間較長(zhǎng)。按照國(guó)情監(jiān)測(cè)相關(guān)規(guī)范要求，遙感影像的獲取和供給時(shí)間主要集中于各年度的6月底、7月底和8月底之前三個(gè)時(shí)期。但是一些地區(qū)的氣候環(huán)境條件相對(duì)復(fù)雜惡劣，受外界環(huán)境影響因素較大，導(dǎo)致其前期遙感影像的推送有所不足，整體覆蓋范圍較小，且后期集中推送更多的影像資料，因此，在相同地區(qū)不同傳感器獲取的影像重復(fù)；其次，遙感影像的推送分多個(gè)階段，整體耗時(shí)較久，等待時(shí)間較長(zhǎng)，所以在對(duì)遙感影像進(jìn)行選擇的過程中，很容易發(fā)生漏選或者選擇不正確等問題。

2.遙感影像的應(yīng)用原則較為復(fù)雜。在遙感影像使用的過程中，對(duì)主要影像、補(bǔ)充影像的應(yīng)用提出了明確的要求和規(guī)定，同時(shí)隨著地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作的深入發(fā)展，對(duì)不同分區(qū)、地區(qū)的影像應(yīng)用原則也進(jìn)行了補(bǔ)充和完善。按照地標(biāo)地物變化特點(diǎn)的差異性，基于對(duì)人口、經(jīng)濟(jì)、規(guī)劃建設(shè)、環(huán)保等因素的考慮，將全國(guó)劃分為多類型區(qū)域：第一和第二分區(qū)具體指城鎮(zhèn)及周邊區(qū)域；第三和第四分區(qū)具體指鄉(xiāng)村地區(qū)、保護(hù)區(qū)等，以嚴(yán)禁開發(fā)和人流量稀少區(qū)域?yàn)橹?。?duì)2019年遙感影像的應(yīng)用原則進(jìn)行分析，按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，對(duì)第三、第四類分區(qū)進(jìn)行遙感影像的選擇時(shí)，首先要滿足第二季度2.5m分辨率遙感影像的要求，同時(shí)還需要綜合考慮其他相關(guān)因素，如下發(fā)批次、獲取月份等，并結(jié)合前一季度高分遙感影像共同應(yīng)用[3]。

實(shí)際工作階段，不同工作人員的經(jīng)驗(yàn)、對(duì)遙感影像應(yīng)用原則的理解存在偏差也是導(dǎo)致遙感影像使用不當(dāng)?shù)闹饕蛩刂?。另外，遙感影像的變化監(jiān)測(cè)缺乏可靠理論依據(jù)，監(jiān)測(cè)工作需要大量工作人員的參與，在不同環(huán)境條件下，不同方法所得出的結(jié)論不同，任何一步操作均會(huì)影響監(jiān)測(cè)結(jié)果，目前尚無直接監(jiān)測(cè)突發(fā)狀況的相關(guān)理論方法。且目前監(jiān)測(cè)方法的選擇主要以需求為依據(jù)，適用區(qū)域不同，普適性較差[4]。分類后進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，極易導(dǎo)致結(jié)果誤差，對(duì)后續(xù)統(tǒng)計(jì)分析工作造成影響。同時(shí)找出變化區(qū)域是監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵，圖像分類和選擇數(shù)值時(shí)，伴隨諸多不確定因素，且區(qū)域管理不充分，對(duì)最后的評(píng)估造成不利影響[5]。

三、遙感影像的應(yīng)用情況及使用技巧分析

目前，基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)已成為政府部門宏觀決策、日常管理工作的重要組成部分，隨著監(jiān)測(cè)工作的持續(xù)深入，縮短監(jiān)測(cè)周期，提高工作效率十分必要。具體工作階段，遙感影像的選擇以人工手段為主。但是人工選擇存在一定的主觀判斷因素，容易受到其他諸多因素的影響，如區(qū)域的分區(qū)類型，影像的下發(fā)周期、批次，影像源，工作人員對(duì)影像應(yīng)用原則的認(rèn)知水平、個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)等，受相關(guān)因素影響，遙感影像使用不當(dāng)?shù)那闆r屢見不鮮。本文以遙感影像的應(yīng)用原則為基礎(chǔ)，按照具體分區(qū)類型，對(duì)影響遙感影像的主要因素進(jìn)行分析，進(jìn)一步分析遙感影像的使用情況，總結(jié)正確使用情況的參照表，進(jìn)一步規(guī)范遙感影像的正確使用。

（一） 遙感影像的使用情況

如果遙感影像的分區(qū)類型不同，其應(yīng)用原則也不同，所以對(duì)遙感影像相關(guān)影響因子的影響程度也各不相同。

第一和第二分區(qū)類型，對(duì)遙感影像分辨率提出了較高的要求，需要優(yōu)于1m，所以遙感影像分辨率影響的程度較深；第三和第四分區(qū)類型，并未對(duì)遙感影像分辨率提出一定的要求，通常只需要優(yōu)于2.5m便可，但是如果存在時(shí)相為二季度優(yōu)于2.5m分辨率以及非二季度優(yōu)于1m分辨率的影像，需要借助高分辨率影像進(jìn)行使用。對(duì)遙感影像進(jìn)行使用時(shí)，影像的分辨率主要包括以下三種情況：只有優(yōu)于1m分辨率影像、只有優(yōu)于2.5m分辨率影像、上述兩種遙感分辨率影像同時(shí)存在。

除了分辨率外，時(shí)相也是影響遙感影像正確使用的主要因素，其組合形式繁多，主要包括以下幾種：只有第一或第二或第三季度的遙感影像、一二季度的影像同時(shí)存在，一三季度的影像同時(shí)存在、二三季度的影像同時(shí)存在以及三個(gè)季度的影像同時(shí)存在。

除此之外，在對(duì)遙感影像進(jìn)行使用的過程中，對(duì)不同分區(qū)類型而言，相關(guān)影響因子并非共同存在，而影響因子的不同組合則會(huì)生成不同遙感影像使用組合。按照分區(qū)類型、分辨率、時(shí)相和下發(fā)批次的不同，能夠生成諸多遙感影像的應(yīng)用組合形式，也就是一種遙感影像也能夠組合生成諸多遙感影像的應(yīng)用組合，所以遙感影像的正確使用存在諸多可能性。

（二）遙感影像的應(yīng)用技巧

基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中遙感影像的應(yīng)用，需要做好影像分割、創(chuàng)建分類體系、構(gòu)建知識(shí)庫(kù)、完善分類等工作。首先，針對(duì)影像分割，在基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)采集到遙感影像之后，需要利用多尺度分割算法對(duì)影像進(jìn)行分割，能夠?qū)τ跋竦男螤?、光譜等進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別，然后對(duì)所有波段的形狀、光譜異質(zhì)性特點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算，并科學(xué)分配不同波段的權(quán)重，賦予各個(gè)波段相應(yīng)的加權(quán)值，如果影像分割過程中，影像的形狀、光譜加權(quán)值超過既定的閾值，則進(jìn)行多尺度分割；如果加權(quán)值低于既定的閾值，則繼續(xù)進(jìn)行迭代運(yùn)算，直至滿足加權(quán)值閾值要求再進(jìn)行影像分割。在分割影像時(shí)還需要根據(jù)具體的情況，例如充分考慮影像的光滑度、尺度因子等，經(jīng)過反復(fù)確認(rèn)之后再進(jìn)行科學(xué)的分割，能夠保證影像分割的精準(zhǔn)度。其次，創(chuàng)建分類體系，基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的遙感影像類型眾多，為了保證不同遙感影像能夠充分發(fā)揮作用，保證地理國(guó)情普查結(jié)果的全面性，需要對(duì)遙感影像進(jìn)行分類，常用的分類方式包括硬化平地遙感影像、水體遙感影像、施工區(qū)域遙感影像、林地遙感影像、建筑遙感影像、耕地遙感影像、房屋遙感影像、道路遙感影像以及草地遙感影像等，不同的遙感影像采用不同的名稱和顏色進(jìn)行區(qū)分，以保證遙感影像信息的獨(dú)特性和差異性。再者，創(chuàng)建基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)遙感影像的知識(shí)庫(kù)，能夠?yàn)橛跋褓Y料的查閱、調(diào)用以及調(diào)整等奠定基礎(chǔ)，遙感影像知識(shí)庫(kù)是多種地理信息特征的集合，最常用的特征包括形狀和亮度，形狀指數(shù)能夠?qū)b感影像邊界的光滑度進(jìn)行評(píng)定，根據(jù)遙感影像局部的形狀指數(shù)，可以判定其破碎度，為后續(xù)分類工作提供參考和依據(jù)；色彩指數(shù)能夠反映遙感影像的圖層類型信息，根據(jù)不同的色彩，能夠區(qū)分不同地理的類型。最后，完善分類，經(jīng)過對(duì)遙感影像的上述操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)影像的初級(jí)分類，但是分類效果存在一定問題，例如出現(xiàn)錯(cuò)分、未分等情況，導(dǎo)致遙感影像數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確、完整地反映基礎(chǔ)地理國(guó)情信息，因此需要對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行檢查，對(duì)影像樣本進(jìn)行循環(huán)處理，保證遙感影像數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，還需要對(duì)遙感影像進(jìn)行智能優(yōu)化，例如邊界平滑修復(fù)、去除噪聲等。此外，由于基礎(chǔ)地理國(guó)情的復(fù)雜性非常高，遙感影像能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍地理影像信息的采集，但是無法實(shí)現(xiàn)完全、精準(zhǔn)地分類，必要時(shí)還需要進(jìn)行人工復(fù)核，避免出現(xiàn)漏分、錯(cuò)分等問題，尤其是農(nóng)村道路、自建房屋等遙感影像無法準(zhǔn)確識(shí)別的情況，需要專業(yè)人員利用簡(jiǎn)略的適量專題圖對(duì)影像進(jìn)行分割，提高遙感影像的分類效果。

為了進(jìn)一步規(guī)范遙感影像的應(yīng)用，以2019年基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)情況為依據(jù)，總結(jié)遙感影像的正確使用情況，列出四個(gè)不同分區(qū)類型只存在優(yōu)于1m分辨率影像響或者只有2.5m分辨率影像時(shí)，組合不同的時(shí)相，遙感影像正確使用的參照表，如表1所示。以分區(qū)類型為依據(jù)，參照正確使用的參照表，結(jié)合區(qū)域遙感影像特征，正確選擇主影像和補(bǔ)充影像，為基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作的順利開展夯實(shí)基礎(chǔ)。

通過參照表展開分析，對(duì)基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中遙感影像的正確使用方法進(jìn)行總結(jié)，主要包括以下相關(guān)內(nèi)容：（1）第一、第二分區(qū)類型。如果第二季度有優(yōu)于1m分辨率的遙感影像，務(wù)必要使用，將其作為主影像或者補(bǔ)充影像；如果第二季度中沒有優(yōu)于1m分辨率遙感影像，存在優(yōu)于1m分辨率的影像務(wù)必要使用，與第三季度相同分辨率的遙感影像相比，優(yōu)先選擇第一季度相應(yīng)分辨率的影像；如果沒有優(yōu)于1m分辨率遙感影像，務(wù)必要使用二季度遙感影像；針對(duì)季度、分辨率相同的遙感影像，優(yōu)選選擇批次更早的新影像。（2）第三、第四分區(qū)類型。如果同時(shí)存在時(shí)相為二季度優(yōu)于2.5m分辨率遙感影像和非二季度優(yōu)于1m分辨率遙感影像，需要將二者聯(lián)合應(yīng)用。針對(duì)批次相同的遙感影像，如果時(shí)相低于3個(gè)月，需要將高分辨率影像作為主遙感影像，針對(duì)不同批次的遙感影像，需要將批次更早的影像作為主影像；如果遙感影像的時(shí)相、分辨率等均非第二季度，由于2.5m分辨率遙感影像和非二季度優(yōu)于1m分辨率遙感影像同時(shí)存在，務(wù)必要選擇二季度遙感影像，如果沒有二季度影像，則需要選擇時(shí)相最新且優(yōu)于1m分辨率的遙感影像；針對(duì)季度、分辨率一致的遙感影像，優(yōu)先選擇時(shí)相最新的影像，其次選擇批次最早的次遙感影像。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作的深入開展，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法因?yàn)楹臅r(shí)長(zhǎng)、效率低、成果不豐富，已難以滿足現(xiàn)代化、精細(xì)化的工作要求。遙感影像作為基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的主要組成部分，充分掌握遙感影像的使用技巧十分重要。但是受到遙感影像來源豐富、下發(fā)周期長(zhǎng)、批次繁多以及相關(guān)工作人員缺乏對(duì)應(yīng)用原則的了解、經(jīng)驗(yàn)不足等因素的影響，導(dǎo)致基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)仍存在一定的問題，由于未掌握遙感影像的使用技巧，必然會(huì)影響成果數(shù)據(jù)與地物分類的準(zhǔn)確性，進(jìn)而不利于后期統(tǒng)計(jì)分析的順利開展。本文結(jié)合遙感影像的相關(guān)影響因素，進(jìn)一步分析了其正確使用技巧，列出正確使用的參照表，確保監(jiān)測(cè)中能夠高效、準(zhǔn)確選擇遙感影像，提高工作效率和檢測(cè)精度。

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作者單位：重慶市地理信息和遙感應(yīng)用中心