大连市生态遥感野外核查照片管理系统设计及应用

摘要：在生态环境遥感解译野外核查中，获取了大量的照片数据集，为充分发挥这些照片在遥感解译中的作用，开发野外核查照片管理系统对这些照片进行统一管理。该系统实现了照片文件名自动重编码、照片数据库管理、照片地物空间定位等功能，实现了野外核查照片与遥感标准假彩色影像关联，为掌握遥感解译标志和积累先验遥感解译知识提供了训练平台。

关键词：遥感解译;野外核查;照片管理系统;空间定位

中图分类号：X87 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）04-0-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.137

Abstract：In the field checking of remote sensing interporation of ecological environment， lot of pictures are obtained from the situation.In order to make these pictures effection in the remote sensing interpretion，develop the manage information system to deal with it generally.The system carry out main function including recoding picture name，picture database management，picture spatial position，and the correlation between picture and remote sensing image，offered the platform to summarize knowledge for mastering remote sensing interpretation and experience.

Key words：Remote sensing interpretation;Field checking;Picture management system;Spatial position

为加强生态环境保护，评价生态环境状况及变化趋势，生态环境部制定了《生态环境状况评价技术规范》[1]，该标准2006年5月首次发布，至2015年3月第一次修订，成为生态环境例行监测工作的重要技术依据。实现生态环境状况评价的主要支撑数据来自遥感监测数据的目视解译成果。遥感监测解译工作包括室内判读矢量化和室外野外核查，两者交互结合完成遥感解译结果的质量保证，其中野外核查结果为室内遥感解译提供了校正图斑属性的现实参考。

在野外核查中，形成了丰富的照片数据集，是建立遥感影像野外标志数据库的重要内容，为充分发挥这些照片在遥感解译中的作用，開发管理系统对这些照片进行统一管理，可以为积累先验的遥感解译知识奠定基础。此外，野外核查照片需在图像浏览软件中，看图逐一修改文件名编码，容易出现编码错误，而且野外核查照片存放在文件系统中安全性较差，特别是缺少照片和遥感数据的关联，这样对于遥感解译标识的认识缺少直观性，因此开发本系统具有重要的意义。本文将采用关系数据库与地理信息组件二次开发相结合，开发出能满足工作需求的生态遥感野外核查照片管理系统。

1 野外核查作用

在生态环境遥感解译过程中，严格按照技术规范、技术流程及质量控制要求进行，参考了大量的历史资料、专题图集、高分辨率遥感数据及野外遥感判读标志数据，但由于自然环境的复杂性、遥感成像过程带来的同物异谱、同谱异物现象以及技术人员本身的专业背景的差异等，难以保证遥感信息提取达到100%的准确。野外核查通过实地采集各种土地利用类型资料，既可以为遥感解译提供参考，又可以验证解译精度，修正解译结果，因此，生态环境遥感解译必须与野外核查相辅相成，才能提高数据精度。

2 野外核查技术路线

野外核查主要内容包括典型地物准确性核查和地类边界核查。通过选择有代表性的路线来修正遥感解译过程中出现的误判，检验遥感判读的正确率，以对判读数据进行室内修正;野外核查过程中每到达一个测点，用GPS进行坐标定位，同时拍摄全景景观和典型地物照片各一张，并现场判别周围地貌类型、全景景观类型、全景景观特征、土地利用/覆盖类型等具体核查内容，这些照片构成了野外景观数据集合。

3 系统建设目标

目前野外核查系统的构建主要采用两种形式，专业软件和开发系统。丁凤等在ArcView软件中，将GPS数据与福建省行政区图叠加，调用ArcView的热键连接方式，点击图上任一GPS测点，均可调出其全景和典型景观相片[2]。毛卫华等根据地理国情野外调绘、核查、样本采集等工作的独特性，研制了地理国情野外调绘核查系统，该系统由移动端系统模块及服务端系统模块组成，主要功能包括用户管理、空间定位、地图浏览、地图编辑、实景获取、通讯以及数据输入输出等[3]。为满足实际工作多样化需求，采用开发系统方式构建系统。

4 系统总体设计

4.1 系统目标

通过该管理信息系统将按照统一标准结构化管理野外核查照片，通过并列可视化野外照片的近景和远景，对野外核查照片进行编码，减少人工编码容易引起的文件名命名不规范的问题，并将野外核查照片与标准假彩色遥感影像关联，用以识别地类在遥感影像上颜色、纹理等特征，为掌握遥感解译标志提供目视训练平台。

4.2 系统结构与功能

系统数据层主要包括照片属性库和遥感影像数据，功能层主要由包括照片文件编码、照片数据库管理及GIS基本操作组成。

4.2.1 空间数据库

各县区遥感影像数据拼接处理成全市遥感影像数据，存放到指定文件夹中。

4.2.2 属性数据库

按照文件系统存储照片数据，每个点位建立一个文件夹，存放野外核查时的地物近景照片和远景照片，属性数据库存设计两个数据表，空间位置数据表和图片存储数据表。空间位置数据表结构包括点位序号、点位编号、经度、纬度、点位所属行政区等;图片存储数据表结构包括点位号、图片名称、图片宽度、图片高度、存储大小、图片类型、图片存储字段、图片所属分类、图片对应的空间坐标，点位号为属性表关键字，与GPS坐标数据相对应。

4.2.3 照片文件编码

照片文件名称编码规则采用17位命名法，第1位为M，第2-7位为所在地区的行政区编码，第8-13位为年月日，第14-16位为相片编码，第17位表示图片类型，其中P表示全景相片、T表示典型地物。

4.2.4 照片数据库管理

将存储在文件夹里照片，统一导入到属性数据库中存储，便于核查图片的安全性，同时便于在数据库中对图片元数据进行统一维护。

4.2.5 GIS基本操作

实现遥感影像放大、缩小、平移及定位展示，在设计时考虑到GPS坐标和地图投影坐标有偏移，主要原因是WGS84坐标系统参照椭球体与投影对应参照椭球体参数不同所致。为了纠正偏差，抽取控制点坐标数据建立拟合坐标纠正拟合模型，从而将两种地理坐标系下的坐标统一展示在正确的地理位置上。

5 GIS系统功能实现

系统功能采用Visual Basic6.0结合GIS组件实现，照片数据库采用Microsoft Access MDB数据库。GIS组件用于快速实现照片地物空间定位，采用的MapX是美国MapInfo公司推出的一种嵌入式GIS组件，它是一种功能强大的地图化组件，可以嵌入到用户应用程序中而引入地图的功能[4]。在Visual Basic6.0 可视化开发环境中，只需在设计阶段将MapX控件放入窗体中，并对其进行编程，设置属性或调用方法或相应事件，即可实现数据可视化、专题分析、地理查询、地理编码等丰富的地理信息系统功能[5]。本系统实现的主要功能模块包括数据存储、窗体功能模块、公共模块三个方面。

5.1 数据存储模块

5.1.1 属性数据库

在属性数据库中主要设计坐标数据表和照片属性表，坐标数据表主要实现点位编号和GPS坐标的绑定，照片属性表主要实现点位编号和照片数据的绑定，两个表通过id字段关联，若具有相同的点位编号值，则可通过功能程序实现照片与遥感数据的空间定位。

5.1.2 照片文件入库

按照点位类型，建立典型地物和边界地物的两个类型文件夹，每类文件夹按照点位序号建立子文件夹存放相应原始照片。重新编码的照片文件存放在每个类型文件夹中，这些照片会被进一步的照片数据库管理功能调入数据库。

5.2 窗体功能模块

系统通过简单的窗体组合实现系统主要功能，主要窗体包括系统主程序窗体、照片文件编码窗体及照片遥感定位窗体。其中照片遥感定位窗体在设计时，MapX地图控件上需要装载好遥感数据及需要叠合显示的矢量数据，同时设置好遥感数据显示的中心坐标及视野范围。需要注意的是，在加载照片遥感定位窗体的同时，当前照片的ID数据被传递到属性数据库中位置表中，从而提取坐标数据将当前照片位置显示在遥感影像中。

5.3 公共模块

关于文件名提取修改、照片文件名重编码、数据库读写等模块按公共模块设计实现，这样便于相同的功能在各个窗体程序之间直接调用。

6 应用实例

以某次遥感野外核查工作为例，共选取72个核查点位，每个点位2张照片，共拍摄数码照片144张，每个点位建立一个文件夹用于存放近景、远景两张照片。8月31日P1点位两张照片，含近景和远景，通过预设选择项设置当前点位的编码信息，通过编码浏览可以看到每张照片对应的文件名编码，核对确认后，生成重新编码命名的照片，然后进行下一个点位照片的编码设置，直至遍历所有点位文件夹。

打开照片数据管理窗体，点击入库，将经本系统重新编码的照片文件或者手工编码好的照片文件批量导入关系数据库，对于大批量照片文件导入，通过进度条显示照片文件入库进度。点击导出，可以将数据库内照片导出到处到指定路径中。为找到当前预览照片在遥感影像中的位置，点击地图定位，在照片遥感定位窗体会展示出照片所在空间位置，在该窗体中，可以通过放大、缩小、平移、全图等工具，全面观察照片地物在遥感影像中的空间特征和光谱特征，通过不断关联照片和遥感影像，为进一步验证遥感解譯图斑准确性积累先验知识。

系统采用陆地资源卫星Landsat TM5遥感数据作为底图，对4、3、2波段对应红色、绿色、蓝色通道做标准假彩色合成，水田一般为几何特征较为明显，呈深蓝色、深绿色;旱地一般为几何特征规则，呈浅绿色、浅灰色;林地多为受地形控制边界自然圆滑，红色调均匀;城乡居民用地多为青色或灰色的边界轮廓明显区域;水域多为几何特征明显，呈深蓝色、深绿色。结合野外核查照片和对地类分布规律的熟悉程度，通过系统的照片定位功能，综合识别不同地类的色调、形状、位置、大小、阴影、纹理等标识特征。

7 结论

在大连市生态遥感野外核查工作中，积累了大量的野外核查照片及其坐标位置数据，这些资料不仅为纠正生态遥感解译矢量数据提供校正依据，也为精准解译不同地类丰富了解译经验。为了增强生态遥感野外核查工作质量和效率，开发了大连市生态遥感野外核查照片管理系统，实现了核查照片文件名称重编码、核查照片数据库管理、核查照片空间定位等功能。该系统可以减少利用看图软件手工重编码的出错率，实现了野外核查照片与遥感标准假彩色影像关联，为熟悉区域地理空间分异规律及遥感解译标志提供了训练平台。下一步需要进一步丰富系统GIS功能，建立遥感影像解译标识的存储功能，并建立相应的解译标识元数据信息。

参考文献

[1]生态环境部. HJ/T 192-2015生态环境状况评价技术规范[S].北京：中国环境科学出版社，2015.

[2]丁凤，陈文惠，张明锋.运用 3S 技术进行福建省生态环境现状遥感调查野外核查的实验研究[J].福建地理，2002（4）：60-62.

[3]毛卫华，徐柳华.地理国情野外调绘核查系统设计与实现[J].山东国土资源，2013，29（8）：40-46.

[4]张凡，吕汉兴.使用MapX组件实现地理图形与数据库的结合[J].计算机应用研究，2000（10）：72-79.

[5]刘爽，陈鹏.基于MapX的组件式GIS开发研究[J].微计算机信息，2007，23（12）：182-184.

收稿日期：2020-01-04

作者简介：王甡（1979-），男，满族，博士，工程师，研究方向为生态环境遥感地理信息系统。