基础地理国情监测中遥感影像使用技巧

王 程 王 虹 雷宝佳 卫莉娜

(1.自然资源部陕西测绘产品质量监督检验站 陕西西安 710054；2.自然资源部第一地理信息制图院 陕西西安 710054)

基础地理国情监测取得的成果已在“多规合一”、城市规划实施监管、环境保护与治理、自然资源管理和空间用途管制等方面得到应用，在生态文明制度建设中也发挥了不可或缺的作用[1]。正确、精准的地理国情监测数据是地理国情监测后期统计分析的基础，也是地理国情监测成果共享和应用的前提。遥感影像作为地理国情监测中的主要参考数据源，为基础地理国情监测数据成果提供了最基础的保障，也是监测成果数据的重要组成部分。遥感影像使用的正确性直接关系到地表覆盖分类成果数据的准确性，否则会导致地表覆盖数据出现分类错误或漏更新等问题，进而对地理国情监测后期统计分析的正确性及准确性产生较大的影响。在2019年的地理国情监测成果验收过程中，对分类正确性的要求有了进一步提高，将“地表覆盖分类版本数据成果质量评定指标”中“分类精度”的权重由0.60调整为0.75[2]，如果错误使用不满足要求的遥感影像，将会对分类精度的正确性产生极大的影响。本文结合2019年地理国情监测生产情况，对如何正确使用遥感影像进行深入分析，以便提供一些可借鉴的方法和思路。

1 生产中使用的遥感影像现状及其使用难点

正确使用遥感影像开展地理国情监测工作，是保证地理国情监测成果准确性的前提，因此，遥感影像的正确选取非常重要。在实际生产工作中，遥感影像的正确选取及使用受遥感影像源、使用原则等多种因素的制约。

1.1 生产中使用的遥感影像源现状

首先，遥感影像源众多，按照不同传感器类型分类，地理国情监测中使用的遥感影像包括国产卫星遥感影像(资源三号、高分系列等)和国内外商业卫星遥感影像(北京二号、吉林一号、QuickBird、WorldView-1)等；其次，遥感影像获取途径多样，包括地理国情监测项目统一下发的遥感影像资料及各级地理国情监测任务承担单位协同收集到的遥感影像资料等；再次，遥感影像获取时相范围广，涵盖了2019年第一季度、第二季度、第三季度获取的各类遥感影像；最后，遥感影像分辨率多样，主要包括优于2.5 m分辨率及优于1 m分辨率的遥感影像，如北京二号卫星全色遥感影像为0.8 m分辨率、高分一号卫星全色遥感影像为2 m分辨率等。

此外，部分区域的一些遥感影像受到天气等因素的影响，云雪覆盖严重，导致无法使用。

1.2 遥感影像使用难点

地理国情监测中所使用的遥感影像源多样而且复杂，在使用中存在以下难点：

1)遥感影像获取周期较长。按照《2019年全国地理国情监测实施方案》的要求，遥感影像总体上按6月底之前、7月底之前和8月31日前3个阶段提供保障。由于有些区域受环境气候等因素的影响，前期遥感影像推送的少，造成覆盖率较低，而后期又集中推送多景遥感影像，导致同一区域不同传感器类型获取的遥感影像重叠；其次，遥感影像分3个阶段多批次推送，周期较长。因此，在选择遥感影像时可能会出现选取遗漏或选择错误的情况。

2)遥感影像使用原则复杂。遥感影像使用要求不仅对主遥感影像和补充遥感影像的使用作了详细的规定，还对不同分区、不同地区遥感影像的使用原则进行了细化。根据地表地物变化特征的不同，以及人口、经济、保护与开发建设等因素，把全国分为4类区域，一、二类分区类型主要是城镇及周边区域，三、四类分区类型主要是乡村区域、保护区等禁止开发地区和人烟稀少地区。从2019年遥感影像使用原则来看，对三、四类分区类型遥感影像的使用要求愈发严格。按照GQJC 01—2019《基础性地理国情监测数据技术规定》的要求，对于三、四类分区类型选择的遥感影像在满足要求的情况下(第二季度2.5 m分辨率遥感影像)，还需要考虑遥感影像的下发批次及其获取的月份等因素，并结合前一季度的高分遥感影像进行使用。

3)生产过程中作业人员的经验和对遥感影像使用原则理解的程度不一致，也是导致错误使用遥感影像的一个重要原因。

2 遥感影像使用情况分析及使用技巧

在实际生产过程中，遥感影像的选择大多还是采用人工选择的方式。人工选择受区域的分区类型，遥感影像下发周期、批次，遥感影像源，以及作业人员对遥感影像使用原则理解的程度、经验等多个因素的影响，主观判断因素比较大，错误使用遥感影像的情况时有发生。本文根据遥感影像的使用原则，结合分区类型，考虑遥感影像分辨率、时相和遥感影像下发批次这3个影响因子(见图1)，对遥感影像正确使用情况进行分析，列出正确使用遥感影像情况的对照表，便于分析总结遥感影像正确使用的技巧。

图1 影响遥感影像正确使用的影响因子Fig.1 Influencing Factors Affecting the Correct Use of Remote Sensing Images

2.1 遥感影像使用情况分析

不同分区类型的遥感影像使用原则不同，因此遥感影像的分辨率、时相和下发批次这3个影响因子的影响程度也不同。

1)对于一、二类分区类型，遥感影像分辨率的要求高(优于1 m)，因此，遥感影像分辨率影响的权重较大；对于三、四类分区类型，遥感影像分辨率的要求不高(优于2.5 m即可)，但是，当同时存在时相为二季度优于2.5 m分辨率和非二季度优于1 m分辨率的遥感影像时，需要结合高分辨率遥感影像来使用。而在遥感影像使用过程中，遥感影像分辨率又存在仅有优于1 m分辨率遥感影像、仅有优于2.5 m分辨率遥感影像、优于1 m分辨率遥感影像与优于2.5 m分辨率遥感影像共存3种组合情况。

2)时相作为另一个重要的遥感影像正确使用的影响因子，存在以下7种不同的组合情况：仅有第一季度遥感影像，仅有第二季度遥感影像，仅有第三季度遥感影像，第一季度和第二季度遥感影像共存，第一季度和第三季度遥感影像共存，第二季度和第三季度遥感影像共存，第一季度、第二季度和第三季度遥感影像共存。

3)遥感影像下发批次对遥感影像使用也会产生一定的影响，也是一个重要的遥感影像正确使用的影响因子。遥感影像下发批次存在很大的不确定性，例如，下发周期的长短、批次间的间隔不一致等，因此遥感影像下发批次也影响遥感影像的正确使用。以某单位2019年下发遥感影像为例，从5月24日至9月6日，共收到下发的18个批次2 009景遥感影像，且遥感影像下发时间间隔也不一致，导致遥感影像不能按正常顺序使用。

另外，在使用遥感影像时，在不同的分区类型中3个影响因子并不是同时存在，各影响因子的不同组合就会产生不同的遥感影像使用组合。根据不同分区类型，以及遥感影像的分辨率、时相及下发批次，会存在许多种遥感影像使用组合，即使是一种遥感影像使用组合(同一分类类型+同一遥感影像分辨率+同一时相)也会产生多种遥感影像使用组合，因此，遥感影像的正确使用情况存在上百种可能性。

2.2 遥感影像使用技巧

为了正确选择使用遥感影像，本文针对2019年地理国情监测生产情况，对遥感影像正确使用情况进行了梳理，列出了一、二类分区类型和三、四类分区类型仅存在优于1 m分辨率遥感影像或仅存2.5 m分辨率遥感影像时，在不同时相组合中，正确使用遥感影像情况的对照表，见表1。根据分区类型，参考遥感影像正确使用情况对照表，针对区域的遥感影像特征，选出正确的主遥感影像和补充遥感影像，便于开展地理国情监测工作。

表1 部分遥感影像正确使用情况对照Tab.1 Comparison of Correct Use of Remote Sensing Images 分区类型分辨率时相遥感影像正确使用情况一、二类分区类型优于1 m一季度一、二季度共存一、二、三季度共存 时相最新或批次最早的次新遥感影像(主) 二季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(主) 一季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(主)+ 二季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(补充)(主遥感影像批次必须早于补充遥感影像批次) 二季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(主) 一季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(主)+ 二季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(补充)(主遥感影像批次必须早于补充遥感影像批次) 三季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(主)+ 二季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(补充)(主遥感影像批次必须早于补充遥感影像批次)三、四类分区类型优于2.5 m二季度一、二季度共存一、二、三季度共存 时相最新或批次最早的次新遥感影像(主) 二季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(主) 一季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(主)+ 二季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(补充)(主遥感影像批次必须早于补充遥感影像批次) 二季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(主) 一季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(主)+ 二季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(补充)(主遥感影像批次必须早于补充遥感影像批次) 三季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(主)+ 二季度时相最新或批次最早的次新遥感影像(补充)(主遥感影像批次必须早于补充遥感影像批次)

本文通过对遥感影像正确使用情况对照表进行分析，总结了几点地理国情监测中遥感影像正确使用的技巧。

1)对于一、二类分区类型：

① 存在二季度优于1 m分辨率的遥感影像必须使用，作为主遥感影像或补充遥感影像；

② 无二季度优于1 m分辨率遥感影像，存在优于1 m分辨率的遥感影像必须使用，其中一季度优于1 m分辨率的遥感影像较三季度优于1 m分辨率的遥感影像优先使用；

③ 无优于1 m分辨率遥感影像，二季度遥感影像必须使用；

④ 同季度同分辨率遥感影像必须首先使用时相最新遥感影像，其次才能使用批次最早的次新遥感影像。

2)对于三、四类分区类型：

① 时相为二季度优于2.5 m分辨率遥感影像与非二季度优于1 m分辨率遥感影像共存情况下，必须结合使用。对于同批次遥感影像，若时相不超过3个月，应以高分辨率遥感影像为主遥感影像；对于非同批次遥感影像，则应以批次最早的遥感影像作为主遥感影像。

② 若遥感影像的时相、分辨率等不是二季度优于2.5 m分辨率遥感影像与非二季度优于1 m分辨率遥感影像共存的情况，必须使用二季度遥感影像，若无二季度遥感影像，则必须将时相最新与优于1 m 分辨率遥感影像结合使用。

③ 对于同季度、同分辨率遥感影像，首先必须使用时相最新遥感影像，其次使用批次最早的次新遥感影像。

3 结 语

受到遥感影像源多样、遥感影像下发周期长、批次多，以及作业人员对遥感影像使用原则的理解程度不同等因素的影响，基础地理国情监测开展过程中可能会产生错误使用遥感影像的情况，而错误使用遥感影像则会影响成果数据的现势性和地物分类的准确性，进而对基础地理国情监测后期的统计分析产生一定的影响。本文结合分区类型及遥感影像的分辨率、时相和遥感影像下发批次等影响因子，对遥感影像正确使用情况进行分析，列出正确使用遥感影像情况的对照表，通过分析总结了遥感影像正确使用的技巧，对基础地理国情监测生产过程中快速准确地选择遥感影像，提供一定的参考和帮助。