基于电子调绘的地理国情外业调查与核查方法研究

孔令尧

（辽宁省自然资源事务服务中心，辽宁 沈阳 110034）

0.引言

地理国情主要是指地表自然和人文地理要素的空间分布、特征及其相互关系，是基本国情的重要组成部分[1]。地理国情监测是利用先进的现代测绘技术，对地理空间要素进行动态的变化监测，并结合以往各期监测成果，经过综合的统计分析，得出现势性强的具有发展变化及变化规律的成果数据，从地理空间信息的角度出发，系统、客观、权威、准确地掌握地理国情信息，为政府、企业和公众各方面提供必要的决策依据[2]。

外业调查与核查工作在地理国情监测工作中占有绝对性的比重，是保证地理国情监测数据成果质量的基础。外业调查是对解译的地表覆盖分类数据和地理国情要素数据进行调查与核查，同时采集遥感影像样本数据，为最终形成地理国情要素数据、地表覆盖分类数据成果和遥感影像解译样本数据库提供基础[3]。随着第一次地理国情普查项目的顺利完成，电子调绘的方法在外业调查与核查中得到了广泛应用。电子调绘的工作方法不仅提高效率、节省时间、节约成本、方便操作，而且与内业工作的对接更加便捷。

1.电子调绘方法

电子调绘一般采用平板电脑作为移动端采集设备，配合安装专门开发的外业调绘系统，进而完成地理国情监测外业调查与核查工作。随着电子设备软、硬件的飞速发展，电子调绘工作得到了长足发展，使得移动端采集设备具有屏幕大尺寸、软硬件高性能等优势，因此更利于外业调绘工作。目前主流的平板电脑所采用的操作系统各有不同，比如国产华为平板采用Android系统，美国苹果平板采用IOS系统，美国微软平板采用Windows系统。每个操作系统都为开发者提供了方便的开发接口以及开发应用环境，方便开发人员针对地理国情项目需求进行专项开发。

平板电脑具有大尺寸、高分辨率的电容触摸屏，更适合在野外的环境中直接操作高分辨率的影像。高性能的CPU和大容量内存更有力地支持软件的流畅运行。搭载先进的多种类传感器设备，如：GPS、电子罗盘、陀螺仪、重力感应器、高像素摄像头等，为采集的数据提供多元化的属性数据。本项目采用的是华为M6平板电脑，在正常野外环境中，GPS定位精度能达到5m以内，可以满足外业修补测的定位精度以及调查轨迹的记录精度。电子罗盘能够确定浏览地图时的方向信息，三轴陀螺仪、重力感应器与高像素摄像头搭配，能够在拍摄照片的时候提供拍摄的姿态信息，并记录相片拍摄时的仰俯、横滚等信息参数。

2.外业调查与核查的目的

（1）调查地理国情要素信息和地表覆盖分类信息在新的周期内的变化情况，判定伸缩、新增或持续变化等信息。核查内业解译成果的图形、属性等信息是否正确。

（2）由于拍摄时相不佳，成像条件差，导致影像不清晰，使得内业人员无法断定边界的图斑，或者属性信息无法认定的图斑，需要外业实地确认并拍照记录。

（3）通过现场拍摄照片以及影像表现出的相应地物，建立解译样本数据库，有助于内业人工判别以及计算机自动分类。

（4）对数据成果的质量和精度进行外业实地检查，对成果的准确性和真实性提供评定依据。

3.外业调查与核查的工作流程

多光谱遥感影像是地理国情监测项目中最主要的数据源，其中包括资源三号和高分系列遥感影像。在基础工作底图的参考影像制作中，优先采用亚米级高分二号遥感影像，覆盖不足或有云雾等遮挡物时，采用2m分辨率的资源三号或高分一号作为补充数据。由于参考影像的数据源不同、拍摄时间不同等因素，造成影像图面不清晰，图斑类别相似等情况，导致在内业判读的过程中，错判、漏判等现象时有发生。因此外业调查与核查工作显得尤为重要。

在地理国情监测项目中，普遍采用先内业判读解译，后外业调查与核查，再内业数据整理的总体工作流程，采用电子调绘的方法能够充分将总体流程中的内业和外业工作紧密结合在一起，优化了外业调查与核查的工作流程，保证了内业和外业的有效衔接，提高了工作效率。将高分辨率卫片作为基础资料工作底图数据，将道路、水系、居民地、注记等信息作为参考资料叠加在卫片之上，便于定位和判断内业判读和解译后的地理国情要素信息和地表覆盖分类信息的具体位置以及相互关系。对于重要信息、特征信息以及有代表性信息进行外业拍照采集，可作为解译样本数据。经过最终的整理和质量检查，合格后上交数据成果。具体流程（如图1所示）：

图1 外业调查与核查的工作流程图

4.具体实施方案

4.1 调查底图制作

将内业整理好的矢量数据文件和栅格数据文件进行一致性处理。首先统一投影坐标系为CGCS2000，中央子午线设置为126°。其次进行格式转换，将矢量数据进行格式转换，转换为后期内业处理软件ArcGIS的通用*.shp格式文件，并导入电子调绘系统。将内业解译的正射影像转换为*.tif格式文件，作为参考影像导入到电子调绘系统。在电子调绘系统中将矢量数据与参考影像进行叠加，并设置标注内容。地表覆盖分类信息中显示出LCRA图层中需要外业确认的信息，例如：CC码、TAG码、地理国情要素中的道路、水系等属性项，并将不同类型的地物设置成不同的线形和颜色加以区分。对配置好的数据进行检查，配置不协调或者有问题的图层要重新整理和标注[4]。

4.2 线路规划

辽宁省丹东市位于辽东半岛的东南部，西北方向为山地，东南方向为平地，鸭绿江边人口居住较密集，人类活动多，因此应作为外业调查与核查的重点区域。西北山区主要以道路沿线作为外业调查与核查的重点区域。因此根据任务区所在位置以及地貌分布特征，再结合现有道路进行路线规划，确认到达任务区的行进路线。充分了解任务区，在任务区内分析需要调查的地表覆盖分类数据和地理国情要素数据的分布情况，需要调查的数据主要来自内业解译过程中无法判别的地类和界限，以及重点需要核查的图斑和每年都在变化的图斑。同时，结合内业人员在判读过程中的意见反馈和使用的参考影像的时相特征等。合理的外业调查路线规划不仅能节省外业时间，还能提高工作效率。

4.3 调查方法

外业调查必须坚持走到、看到的原则，并做好记录，外业调查与核查工作是地理国情监测项目工作中的重中之重，外业调查与核查的成果质量，直接关系着整个项目的成果质量。因此，在外业调查与核查的工作中需要有一套高效的调查方法。

电子调绘系统提供的手写涂鸦式操作就能很好地解决外业调查与核查工作需求，可以直接以手写涂鸦的方式在图斑上进行自由标记，系统以书签的方式对标记信息进行保存，方便后期调用核查与分析。这样的调绘方式不仅能够提高工作效率，而且还能够彻底告别纸质地图，真正实现先进的一体化电子调绘方法。

4.4 地表覆盖分类调查

（1）对测区内的新增疑问图斑开展调查（TAG编码为2），包括图斑的属性类型、具体范围等，到达实地后进行补测并拍照记录；（2）将测区范围内的新增图斑进行统计，外业调查必须覆盖到保证每一种图斑至少有一个样本数据，全面覆盖所有新增类型；（3）对在原有基础上已经发生变化的图斑（TAG编码为1），开展实地调查，将图斑边界更新到正确的范围位置上；（4）对于在调查时仍然在变化的图斑，判定为持续变化图斑，标记出变化区域范围，将TAG编码赋值为4；（5）对于生态保护区域等不可进入区域或者禁止进入区域，可以利用图斑对比的方式进行判断，并标记说明。

4.5 地理国情要素调查

（1）将内业判读过程中标记出来的疑问要素进行实地核查，例如要素的边界、名称、位置、类型等属性信息，到达实地后进行拍照记录；（2）对于内业无法采集的大型区域院落，如：学校、村委会、医院、水电厂等，进行实地核查边界、名称、位置等信息；（3）核查专题资料是否满足调查需要，对于达到标准的，进行抽样检查，达不到标准的，则进行外业实地补调；（4）对于新增要素和变化要素，开展实地核查，进行补测。

4.6 外业调绘轨迹信息的记录

外业调绘轨迹信息是质检部门和验收部门对数据成果进行质量检查的重要依据。因此在外业调查与核查的过程中，在到达测区时，应打开平板电脑外业调绘软件的轨迹记录功能，利用平板电脑的GPS模块，将外业调绘的行进路线和时间等属性信息进行记录。

5.数据整理与质量检查

5.1 外业调查数据编辑

外业调查结束后，要及时对外业调查数据进行编辑、整理[5]。在要素属性中，当TAG等于1时，表示经过内业判读确认的图斑；当TAG等于2时，表示需要外业进行实地调绘的图斑；当TAG等于3时，表示外业确认完毕的图斑；当TAG等于4时，表示要素图斑正在持续变化。因此，外业调查过程中要根据实际情况对要素图斑的TAG值进行确认和修改。对于外业调查信息的独立地物、重要地名、交通、水系及其附属设施等，核对各要素的位置和范围，进行及时编辑、更新、整理并放到相应的图层中。外业核查完毕后，填写外业核查情况统计表，以便指导内业编辑，防止遗漏和错更。

5.2 元数据的编辑

根据技术设计的规定，对于元数据采集和编辑，必须贯穿于各个生产的关键环节。对于外业调查与核查的工作环节，应当说明外业调查、质量检查和解译样本采集的生产过程。同时外业调查轨迹的编辑与整理也是元数据的重要组成部分。元数据不做接边处理，但必须保证元数据与提交的地表覆盖分类与地理国情要素监测数据成果范围逻辑一致，以测区作为依据。

5.3 遥感解译样本数据编辑与建库

遥感解译样本应该均匀分布于任务区内，并具有代表性和典型性的图斑特征。遥感解译样本必须全面包含任务区内的各种要素类型，以便体现出任务区的地形地貌特点，地表覆盖类型情况等信息。新增类型必须采集解译样本，采集的样本总数不低于变化图斑数量的30%。样本数量拍摄样本照片时，要保证照片内容清晰明确，拍摄角度、位置正确，与影像纹理协调一致，精准呈现实地地物的覆盖类型。

5.4 外业质量检查

高质量的数据成果离不开高标准的质量检查体系，地理国情数据成果质量检查采用内外业相结合的方式进行，对于变动的要素图斑，内业必须进行全面检查，检查比例为100%，外业根据均匀分布情况进行检查，检查比例为大于30%。

对于内业检查的过程中要注意：成果数据的完整性、空间位置的准确性、拓扑逻辑的一致性、属性数据的正确性等方面。

对于外业检查的过程中要注意：疑问图斑调查的全面性、属性信息录入的正确性、样本数据采集的标准性等方面。

6.结束语

电子调绘的方法具有方便、快捷的特点，在地理国情监测项目中发挥了重要的作用。电子平板硬件设备续航能力强，运行速度快，针对项目特点开发的调绘系统更加贴合项目需求，不仅降低了外业工作量和工作难度，而且简化了工作流程，提高了工作效率。通过对项目的研究与应用，得出了电子调绘在地理国情监测过程中的技术方法，介绍了具体的工作流程，并紧密结合实际情况，通过项目实践表明了电子调绘可以大大提高外业调查与核查工作效率，确保了地理国情普查成果的高质量。