多尺度数字正射影像成果质量检验的关键点

巨小文 闵晓凤

（1.国家测绘地理信息局陕西测绘产品质量监督检验站 陕西西安 710054；2.国家测绘地理信息局第一航测遥感院 陕西西安 710054）

1 引言

近年来，随着测绘地理信息事业的蓬勃发展，地理信息产品得到了各个行业越来越广泛的应用；如地理国情普查通过对地理要素的动态监测、统计、分析、其变化情况，形成反映各地域内资源、环境、生态、经济要素分布情况，为国家及政府提供准确可靠的地理国情信息；全国农村土地承包经营权确权登记工作底图制作，为实施农村土地确权提供前期的基础数据，这些项目的实施，为国家、政府和社会发展及长期规划，提供了有力的保障；地理信息产品正逐步由传统的模式向快速、多元化的方向演变。

数字正射影像成果作为一种基本的地理信息产品，因其直观、可视性强、易被理解与接纳的特点，同时作为各项地理信息产品的基础底图或资料，越来越受到广泛的应用。由于影像获取手段逐渐走向多元化，如常规航空摄影测量、雷达方式获取影像、高分辨率卫星影像及我国自主研发的资源三号、天绘一号、天绘二号资源卫星等等，新近实现的倾斜摄影为实现三维地理信息建模开辟了新的思路；这些新技术和手段为实现影像的获取和地理信息要素的快速更新提供了有力的支撑和保障，因此，多尺度数字正射影像产品正逐渐成为新形势下地理信息行业的“新宠”，地理信息行业在数据生产及产品更新方面正在发生着新的变革。

为保证多尺度数字正射影像产品在不同行业、不同领域、不同工序的准确和合理使用，成果检验中能否抓住影像产品质量的技术关键，对控制成果质量有重要的影响。

正射影像产品的检验主要包括:空间参考系、位置精度、逻辑一致性、时间精度、影像质量、附件质量六大质量元素[1]；部分质量元素可通过软件进行技术参数设置后自动检验实现，一些质量元素需要通过人工检查完成。现就自己多年来工作实践，对多尺度数字正射影像成果在检验过程中的关键点进行阐述。

2 起始点位置的确定和文件命名的检查

1∶1000—1∶5000间大比例尺度正射影像成果一般采用正方形分幅，以图廓为范围不进行外扩，图幅文件的命名一般采用图幅左下角坐标，或整公里、或百公里不等，1∶5000—1∶50000间中小比例尺度成果采用国家基本比例尺分幅与编号，在梯形分幅基础上经外接矩形并外扩后确定图幅范围，一般的检查软件对标准图幅命名均可实现自动检查；但不管比例尺、外扩范围如何变化，数据的起始点一般为图幅左上角，TIF+TFW格式的成果起始点由信息文件中坐标来定位，GEOTIF格式本身自带坐标定位信息，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）文档格式样例

图1

可见起始点为图幅左上角第一个像素中心位置，如图1中1点所示，因软件不同会存在起始点为图幅左上角第一个像素左上角点的位置的情况，如图中 2点所示，具体情况根据项目设计要求及软件确定图幅起始点位置。

大比例尺正射影像成果的文件命名一般与图幅左下角坐标相关联，通过图幅的X、Y方向范围及相邻图幅图号去推算本图幅起始点及四个角点坐标，检查图幅的起始点位置、文件命名、图幅裁切范围是否正确。

另外，从上图可以看出，正射影像成果中任何像素坐标与分辨率存在以下关系，即像素角点坐标为分辨率一半的整倍数，像素中心点坐标为分辨率的整倍数，上图中，图幅分辨率为0.5米，则2、3点坐标为0.25的整倍数，尾数分别为0.25、0.75，1点则应为0.5、0.0等，通过像素角点或中心点坐标亦可推算数据的起始点位置是否合理。

3 平面精度检测点数量及检测手段的确认

GB/T23456-2009《测绘成果质量检查与验收》对平面精度检测作了明确规定，但在不同比例尺、不同成果的检验中应依据项目具体情况确认精度检测点数量、检测方法及精度统计方法。

一般情况下，对于1∶1000、1∶2000等较大比例尺数字正射影像数据成果，因其图幅面积较小，考虑到特殊因素如植被、水域、沙漠等难以满足20-50个点/幅的选点标准，因此检验中可采用适当扩大检测点的统计范围，如将图幅向四周延伸，以2幅图或 4幅图为检测单元进行精度统计，这种方法也符合同一个区域网内图幅精度相同的原则。

对于中小比例尺成果，如1∶5000-1∶50000比例尺数据成果，若存在特殊情况，可适当减少检测点个数，结合平差理论对于中误差的统计方式及误差的接近程度，一般不应低于20个检测点。

另外，像资源三号整景卫星影像因图幅幅面跨度约 60 km×60 km，图幅面积及范围远远超过 1∶50000比例尺图幅范围，精度检测点若限制在20-50个范围之内，显然也不能正确反映成果的精度，因此检验中适当增加检测点个数，至少在100点以上。

用于精度检测的辅助资料的精度及手段不同，精度统计方法也有区别。若利用传统航空摄影资料经加密工序纠正的成果，一般可采用加密工序保留的保密点资料用于精度检测；对于大比例尺成果数据可采用外业采集检测点进行精度检测，或者在立体模型中采集同名影像点进行检验；对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检验,即矢量对影像或影像对影像套合检查；近年来由于高分卫星影像的广泛应用，例如在地理国情普查中大量应用了高分辨率卫星影像WorldView-1/2、QuickBird、IKONOS、GeoEye、Pléiades、ZY-3 等系列进口或国产影像制作地理国情普查要素采集底图，数据生产技术流程采用无控纠正或稀少控制点纠正方式，与传统的正射影像生产方式不同，数据精度与卫星的轨道参数（RPC 参数）及所采用的DEM数据相关，虽然所测区域大部分存在前期生产的较大或同精度DOM成果，可用作本次成果的精度检测，但是对于地表覆盖物已发生较大变化的城市地区，已有可用于检测用的资料不能满足要求，成果平面精度检测手段面临新的挑战，相信随着大面积，高分辨率卫星影像的进一步应用，平面精度检测手段及相关标准将会在不断试验中相继完善并出台。

精度评定所选取的检测点应满足如下要求:（1）大于 2倍中误差的点视为粗差，粗差比例不应超过5%；（2）2倍以内误差值均应参与精度统计；（3）同精度检测时，22以内的误差值应参与精度统计；（4）检测点数量少于 20时，以误差的算术平均值代替中误差；（5）检测点数量大于20时，若为高精度检测，采用

（M:成果中误差，n:检测点总数，Δi:较差）进行中误差计算[2]。

4 成果格式类型的特点

数字正射影像数据的存储格式与项目的生产要求及数据读取难易关系密切，一般情况下大比例尺成果要求存储为“TFW+TIF”或“GEOTIF”格式，单纯的 TIF影像没有任何定位信息，与通常的照片类似，只有与TFW（影像信息文件）文件配套使用，才能对文件X、Y方向的分辨率、起始坐标等信息反映在图上；GEOTIF文件是带有定位信息的影像数据，数据打开后与“TFW+TIF”相同，但在检验的项目中，曾遇到过将二者混淆的情况，往往有些单位将“GEOTIF+ TFW”作为成果提供检验，检查时应将TFW文件移除后，打开正射影像文件，看是否显示坐标信息来判断数据格式正确性；对于大幅面、高分辨率的整景卫星影像，由于其数据量大（大于 2GB），采用 TIF格式在数据打开时因建立影像金字塔（生成 AUX金字塔辅助文件）需要耗费较长的时间，降低了检查和应用效率， 采用IMG+IGE+RRD格式存储数据很方便，当数据量大于2GB时，IMG影像就不再单独出现，软件会自动生成 IGE文件，即数据体文件，IMG则成为一个连接文件，RRD即金字塔文件（即块视图），当数据小于2G时，仅有IMG+ RRD文件，IMG用来存储影像数据，RRD为金字塔文件，这样在常规软件中即可较快地打开并使用。

若能对数字正射影像成果的不同格式有较深的了解与认识，检验中则能游刃有余，提高检验效率。

5 影像质量检验

成果的空间参考系、平面精度、逻辑一致性、时间精度、附件质量等质量元素检验的基础上，数字正射影像成果作为主体数据地检验需要对数据的生产工艺及数据源的情况有明确的了解，才能抓住图面质量的关键点，控制好影像质量。

影像质量主要从以下几方面掌握:（1）纠正质量:影像应无大面积噪声，无因纠正造成的数据丢失、地物扭曲、变形现象；山区、高山区及陡峻的地形变化处，影像纠正后发虚、模糊（俗称“拉花”）应尽量消除；（2）镶嵌质量:镶嵌过程中，镶嵌线选取合理，尽量避开高大建筑物、桥梁等人工设施；要保证影像自然过渡，纹理清晰，原则上无影像发虚和重影以及错位、丢失现象，拼接处理后不应出现明显的整体性视觉差异，且不应出现漏洞或无数据区；（3）影像增强质量（色彩调整质量）:增强后影像应地物细节清晰，反差适中，层次分明，色彩基本平衡，对于卫星影像，融合后影像色调应接近于自然色调，目视效果舒适；（4）接边质量:在满足影像接边精度要求的情况下，接边线尽量避开明显地物，不应出现影像裂隙或影像模糊现象，其灰度或色彩模式不应有明显变化[3]。（5）影像色彩模式应符合设计要求，一般情况下影像成果包括灰度和RGB两种彩色模式，像素位分别为8bit或24bit，Photoshop，ArcMap，ERADS等软件均可显示影像的相关信息进行检查。（6）原始资料选取质量:尽量避开使用云及云影，雾霾覆盖的资料，对于卫星影像，当影像侧视角较大时，尽量选取中心影像，避免选取边缘影像。

6 结束语

以上所述为本人多年来工作的一些体会与总结，事实上，数字正射影像的总体质量因不同成图比例尺、不同方式获取数据源、不同的技术设计要求、不同的生产工艺流程、不同的生产软件平台、不同的纠正及平差算法、项目甲方对于产品要求程度的高低等因素综合影响，因此，成果的质量渗透在数据生产的各个环节。希望这些总结与经验对同行们有所帮助与参考。

[1]CH/T 1027-2012，数字正射影像图质量检查技术规程[S]

[2]GB/T23456-2009，测绘成果质量检查与验收[S]

[3]GDPJ 05-2013，数字正射影像生产技术规定[S]