| 地理国情普查样本点影像处理软件开发浅谈 |
2. 湖南省第三测绘院,湖南 长沙,410004
2. The Third Surveying and Mapping Institute of Hunan Province, Changsha 410004,China
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,按照统一的标准和技术要求,查清醴陵市地形地貌、地表覆盖等地表自然和人文地理要素的现状和空间分布情况[1],形成普查成果数据集,为建立省级普查成果数据库提供数据[2],为开展常态化地理国情监测奠定基础,满足经济社会发展和生态文明建设需求,提高地理国情信息对政府、企业和公众的服务能力[3]。在普查工作开展工程中,样本点对内业解译、外业核查和质量检查具有重要作用[4]。
1 样本采集要求地理国情项目中,样本点作为图斑识别参考具有重要意义,样本点除在空间分布与空间定位精度方面有具体规定外,还对样本影像与照片的属性与质量有着较高要求。为此,对遥感解译样本从数量到质量都进行了详细的要求。醴陵市地理国情普查,在前期主要采用传统的纸质调绘方式进行作业,因此,在该阶段的遥感解译样本采集主要通过普通相机拍摄实地照片,现场在作业底图上标绘样本点位置的方法作业,但在后期,采用全野外调绘系统进行作业,实现一体化的作业方式[5]。两种样本采集的方式要求不尽相同。
1) 在数量上,两种采集方式的要求一致,都是平均每种覆盖类型采集不少于15个,对于面积较小的数据源,可降低至10个,对于一些困难或量少的覆盖类型,至少采集一个样本点[6]。
2) 不论何种采集方式,采集的样本影像与实地必须一致,没有发生季节性变化,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。
3) 对于传统的纸质调绘方式,要求以1∶10 000标准图幅按顺序续编。相片与序号要一一对应,先在图纸上标序号,用相机拍下序号的相片,再拍实地景物。依次进行,同时在样本数据外业记录表里记录相关信息。
4) 采集的地面照片需充分保证样本的典型性。例如,所拍实地位置为房屋建筑区,相片不能只是一栋房子,误解为独立房屋。
5) 质量要求。对于传统的纸质调绘方式,拍摄前,应先把相机的时间设置正确,拍摄时应尽可能水平持握相机,使其保持正常姿态,避免照片信息失真误导使用者[7]。特殊情况下,相机俯仰角或横滚角大于10°以上时,需记录其值[8]。同时,拍摄时尽可能在200 m以内[9]。
地面照片尽可能使用精细模式保存,总像素数量应在 200万像素以上,1 000万像素以下。地面照片的长宽尺寸不做限定,可根据相机情况合理设置。
应正确操作获取相关属性参数的仪器,照片的拍摄点位置、照片方位角的值应尽可能发挥仪器设备的精度水平,确保获得高质量的数据。拍摄点位置的定位精度一般应控制在15 m以内,照片方位角的精度应在5°以内。
将距离、相机俯仰角、相机横滚角、照片主体所属的地理国情信息类型代码、样点地理环境描述、拍摄者等信息内容填到记录表。
全野外调绘系统采集的位置信息、相片标识、方位角等由电子平板自动记录,样本点描述为人工填写,自动裁切遥感影像和生成样本数据库。
两种方式采集的数据分别生成两个遥感解译样本数据库,最后将两个样本数据库进行合并,形成总的醴陵市地理国情普查遥感解译样本数据库。在形成样本数据库后,要对其进行总体的检查,检查每个样本是否符合其各方面的要求,但由于其数据量较大,迫切需要开发能详细检查每一样本点,对达不到要求的样本点能自动修正的影像处理软件。
2 设计与开发样本点影像处理软件需要满足以下功能:①能针对给定的数据库进行读、写操作;②能够显示、统计样本点的空间分布情况;③对样本点数据库中的各项属性进行查询及进行完整性检查与条件约束检查;④能够联动显示,比对样本点影像和照片匹配情况;⑤能够纠正样本点拍摄位置的定位、定向错误;⑥能够对拍摄的样本点的照片尺寸与色深进行检查;⑦当样本点照片没有突出样本点,同时影像尺寸有冗余时,能够在保证满足技术要求的情况下进行局部裁剪,以突出反映样本点。根据基本需求,按照业务功能分层设计,最终的功能设计如图 1所示。
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| 图 1 样本点影像处理软件功能设计图 Figure 1 Design Drawing of Sample Points Image Processing Software Function |
考虑到软件开发效率与已有软、硬件条件,采用Visual Statio 2010 C#开发。各层功能开发如下:
1) 基础层(数据访问层)。采用ADO.net访问,针对给定的数据库编写统一的接口供中间层调用。
2) 中间层。图形显示功能模块以数据库中的空间数据为数据源,采用GDI+结合二次缓冲作为显示技术,将两者封装后供顶层功能模块调用;属性I/O功能模块负责向顶层模块提供样本点影像与照片属性数据;影像I/O功能模块以数据库的影像链接作为数据源,采用GDAL库进行影像显示与编辑操作,将两者封装后提供顶层模块调用。
3) 顶层功能模块按照各自功能划分开发后集成到界面,最终软件成果如图 2所示。
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| 图 2 样本点影像处理软件功能效果图 Figure 2 Design Sketch of Sample Points Image Processing Software Function |
3 结束语
本软件可以检查样本的数量、属性结构定义、属性值合理性、条件选择样本点、相片与遥感影像比对,修改、删除、保存样本数据库等操作,是样本数据库质量检查中非常实用的工具,可以直观地查看样本数据库,减少样本数据库的检查量。对保证质量,提高工效,减少外业劳动强度,具有积极的作用。
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