遥感用于土地利用现状图更新建库的工作流程探讨

Answer 1

1 前 言

遥感与土地利用现状数据库建库（以下简称“建库”）之间既有联系又有鸿沟，遥感软件以图像处理为主，其图像纠正、融合、分类是强项，而建库软件则以矢量数据为主，其基本系统为GIS。遥感图像上的土地利用信息最终表现在建库软件的空间数据库中有许多操作流程可选，工序的衔接也有许多方式。不同的衔接方式会带来工作量的不同，精度和效果上也有所差异。如何在不影响精度的前提下选择一条简洁的工作流程，是一个很重要的问题，也是实际过程中经常遇到的问题。

本研究从软件之间的接口和数据流程入手，分析各工艺流程的利与弊，为不同的作业单位根据自身条件选择经济适用、可操作性强的技术路线提供参考。

2 研究所用软件

选择了目前比较流行的软件平台：RS软件选择ERDAS IMAGINE、PCI GEOMATICA等；建库软件选择应用较为广泛的武汉中地公司的县（市）级土地利用数据建库软件及其MAPGIS6.5运行平台。实验数据选择河北省隆化遥感图像和原土地利用现状调查资料。基本原则是：在充分利用原有资料的前提下，研究遥感信息与建库工作的衔接方法。

3 工艺流程研究

3.1 流程一：以RS软件为主的工艺流程

流程一（图1）的主要特点是大部分工作在遥感软件中进行，包括图像纠正、配准、融合、人工或半自动变化信息提取、矢量化、属性数据录入、出图、野外调查数据的再修改等工作，最后转换成E00标准数据交换格式作为数据衔接点。在MAPGIS平台中将E00格式分别转换成MAPGIS格式的点线面，经过线型编辑、符号编辑以及必要的属性数据编辑就可以进入建库软件了。

图1 以遥感软件为主的工艺流程

优点：此流程充分利用了遥感软件强大的图像处理功能，让遥感技术在更新工作中发挥得淋漓尽致，并且还有随意发挥的空间。

缺点：遥感软件的矢量化功能一般比较薄弱，没有相应的符号库，需要自行建立符号库；国外大型遥感软件的操作界面一般是英文界面，对作业人员的水平要求较高；空间数据转换的过程中会丢失信息，数据转换到MAPGIS之后还需要进行大量的编辑工作。

3.2 流程二：以MAPGIS软件为主的作业流程

流程二（图2），遥感图像处理工作在遥感软件中进行，将纠正后的遥感图像分幅剪裁之后转换成MAPGIS可以读取的GEOTIFF格式，此后的工序将脱离遥感软件而在MAPGIS中进行。在MAPGIS软件中，将分幅的GEOTIFF图像分别转换成MAPGIS特有的MSI格式。分幅土地利用现状图经扫描、几何纠正之后进行自动矢量化，形成只有单一线条的矢量图（人工矢量化也可以，但工作量很大，而且再次修改的工作量较大），此矢量图只作为人工解译的参考图，将此参考矢量图与遥感图像配准后有利于辅助人工解译。作业人员参考原土地利用图，同时参考遥感图像解译，逐图斑进行矢量化。矢量化完毕之后就形成了内业图。将内业图输出之后，外业人员用此图进行必要的野外核查，并将核查的结果标注在图上再次返回内业。内业人员根据外业核查结果，参考遥感图像进行修改，最终形成建库前的数据。

优点：遥感图像处理工作与建库工作分工明显，此流程适合遥感技术薄弱的作业单位已经从其他途径得到DOM数据的情形，也适合于对建库软件非常熟悉而对遥感软件不十分熟悉的作业单位。不需要进行矢量数据转换，避免了信息丢失。

缺点：MAPGIS软件在矢量化过程中不能进行多波段图像分层，没有分层透明显示功能，人工解译不如遥感软件方便。

图2 以MAPGIS为主的工艺流程

图3 基于MAPGIS的遥感图像处理及建库流程

3.3 流程三：单一采用MAPGIS软件

MAPGIS6.5及以后版本的图像处理功能有所增强，可以在一定程度上完成几乎所有工序。

该流程中，遥感图像经PHOTOSHOP软件分片剪裁之后，转换成MAPGIS软件MSI图像格式，利用MAPGIS的多项式纠正功能对图像进行纠正。原土地利用现状图件经扫描纠正之后形成数字栅格图（DRG），将数字栅格图与纠正后的遥感图像配准或融合，即可进入矢量编辑模块进行人工解译并逐图斑矢量化，同时录入属性信息。

优点：所有的操作流程在同一个软件中完成，对操作人员的素质要求较单一，同时降低了软件投资成本。

缺点：MAPGIS软件对遥感图像的纠正仅限于多项式纠正，目前还不具备基于DEM的正射纠正，所以只能适合平原地区的图像纠正，对山区图像的纠正不能满足要求。MAPGIS不支持海量数据，不能对整景SPOT5遥感数据进行处理，需要分片进行。

4 结 论

从以上分析可以看出，遥感软件一般具有矢量化功能，MAPGIS建库软件也具有图像处理功能，二者有功能上的交叉，这就使得在二者工序衔接的过程中具有灵活性。

（1）以遥感软件为主的流程中（流程一），能够很好地应用遥感软件的图像处理功能，实现土地利用变化信息自动提取或半自动化提取，并且还有深一步的发挥空间，如实现自动分类，快速提取变化信息等。该方法技术含量较高，是将来的发展趋势。

（2）以建库软件（如MAPGIS）为主，遥感软件为辅的流程中（流程二），以DOM作为结合点，能紧密地将遥感软件与建库软件结合起来，发挥各自的长处，是目前大多数作业单位乐意采用的一个流程。

（3）由于建库软件的图像处理功能不够强大，若不采用遥感软件制作DOM，而采用建库软件制作DOM（流程三），则图像处理工作量非常繁重，只适合小面积使用。

（4）除MAPGIS之外，大部分建库软件一般不具备遥感图像处理功能，即便具备其图像处理功能也很弱，为此，更新建库工作流程只能从正射影像图DOM开始。

不同的工艺流程对工作均有一定的限制性，目前还没有十分完美的工作流程，建议实际应用中应考虑如下因素加以选择：①更新工作量的大小。当更新内容不多，工作量不大时，可把矢量化工作当作重点，选择以建库平台为主，避开繁杂的遥感图像处理软件；如果土地利用状况变化较大，更新工作量较大时，则可考虑工作流程向遥感软件倾斜，发挥遥感软件的优势。②工作人员素质，应根据人员素质水平来决定技术路线。如果在工作人员素质不高的情况下。选择高难度或自己不熟悉的软件则会降低效率，而且会容易出现其他问题。③数据资料情况。在已经获得DOM的情况下，可以不使用遥感专业软件，直接在MAPGIS中进行更新建库工作；如果没有DOM资料，而且图像处理工作量较大，则遥感软件是不可或缺的。