遙感影像資料在海圖制圖中的應用研究

摘要：遙感影像資料在地圖制圖中發(fā)揮了越來越重要的作用。本文借鑒遙感影像在地圖制圖中的廣泛應用，探討了利用遙感影像資料作為數(shù)據(jù)來源進行海圖制圖的可行性，以及如何利用遙感影像資料來進行海圖編繪。

關鍵詞：遙感影像 衛(wèi)星影像資料 海圖制圖

0 引言

隨著遙感技術和計算機技術的快速發(fā)展，越來越多的專題圖、地形圖在制圖過程中都會采用遙感影像資料。遙感技術的提高也不斷地推動了地圖制圖技術的發(fā)展水平，并為保障地圖良好的現(xiàn)勢性提供了重要依據(jù)。

同時，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水上交通越來越繁忙，船舶對海圖的各方面的要求，例如：現(xiàn)勢性、覆蓋范圍、更新周期等越來越高。因此，在制圖過程中，需要不斷的開拓新的外業(yè)資料的數(shù)據(jù)來源為海圖制圖提供服務。遙感影像在地圖制圖中的應用非常的廣泛，為地圖的制作、更新等工作提供了比傳統(tǒng)測量資料范圍更廣、周期更短，獲取方式更簡單的制圖資料，極大的促進了地圖制圖的發(fā)展。而在一幅海圖中，陸地部分也是非常重要的要素。由于海圖中陸地部分與地圖有很大的相似性，鑒于遙感影像資料在地圖制圖中的廣泛應用，我們相信，遙感影像在海圖制圖中也有廣闊的應用前景。

1 遙感影像資料的種類

凡是指記錄各種地物電磁波大小的膠片（或相片）都稱為遙感影像。遙感影像主要有航空攝影裝置拍攝的各類遙感相片（通稱為航片）和衛(wèi)星遙感圖像（通稱為衛(wèi)片）兩大類。

航片一般是由飛機拍攝的，成像高度一般幾千米到一萬米，幅寬較低。具有比例尺大、碎部詳細、幾何精度高（分辨率一般在0.2米左右）、可進行立體攝影和測量等優(yōu)點。多用于地形測圖，各種專題判讀與制圖。但是航片的獲取成本較高，而且它屬于中心投影，校正處理比較復雜。一般在局部范圍和制作大比例尺地圖時使用。

衛(wèi)片是通過人造衛(wèi)星上裝載的對地觀測遙感儀器對地球陸地表面進行觀測所獲得的遙感圖像。通常有①以觀察陸地環(huán)境和資源為主的陸地衛(wèi)星圖像；②以研究海洋環(huán)境和資源為主的海洋衛(wèi)星圖像；③以研究大氣為重點的氣象衛(wèi)星圖像。在制圖中用到第一種衛(wèi)星圖像資料居多。相對于航空相片來說，衛(wèi)片的地面分辨率較低、成圖比例尺偏小。但是衛(wèi)片的突出優(yōu)點是：①宏觀性強、覆蓋面積大；②多時相重復，資料更新快，現(xiàn)勢性強；③以多波段方式觀測，可反映地物光譜特征；④以數(shù)字方式記錄，除制成圖像產(chǎn)品以外，還可提供數(shù)字產(chǎn)品，便于進行各種專業(yè)用途的計算機出圖；⑤觀測平臺高，幾何畸變小，在計算機圖像幾何糾正之后制作的衛(wèi)片，一般專業(yè)用圖可不經(jīng)糾正直接成圖。此外，大多數(shù)衛(wèi)片都是公開發(fā)售的，沒有保密性，購買使用比較方便，且價格相對航片來說也比較低，一般相同面積區(qū)域的衛(wèi)片成本不到航片的十分之一。

利用衛(wèi)星圖像制圖，具有以下幾個優(yōu)點：

（1）根據(jù)衛(wèi)星圖像提供的信息，制圖人員能比較客觀、方便地對制圖區(qū)域提出制圖要求，確定制圖內容、制圖范圍以及制圖綜合的數(shù)量指標，也可以方便地進行圖幅設計。

（2）衛(wèi)星不受地面條件的限制，對于地形比較復雜，傳統(tǒng)測量方法不容易測量之處，也可以較容易得到相關影像資料。

（3）利用衛(wèi)星影像編制中、小比例尺地圖時，可以直接使用衛(wèi)星影像資料進行信息提取，避免由于多次制圖綜合而引起的圖形變形的缺點，保持輪廓圖形的真實性。改變了過去中、小比例尺地圖由實測原圖逐級縮小的成圖過程。

2 目前海圖編繪所采用資料的來源及不足之處

在目前的海圖制圖作業(yè)中，陸地部分主要采用的是經(jīng)外業(yè)修測的地形圖資料，水深區(qū)域采用的是外業(yè)測量資料。對于海圖的陸地部分，主要存在的問題是所采用的經(jīng)修測的地形圖更新慢、資料老舊，所反映的地形往往比現(xiàn)狀要滯后好多。在筆者從業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)很多所使用的地形圖都是上世紀80年代的資料，現(xiàn)勢性較差。當發(fā)現(xiàn)所采用的地形圖資料可能有問題時，如果此時再讓外業(yè)重新去進行修測，一是時間來不及，二是專門為一小塊地形而去測量則成本過高。在這種情況下采用遙感影像資料非常方便，也可提高效率，節(jié)省成本。

在制圖過程中，如果同時有幾種不同來源的外業(yè)地形資料時，有時會發(fā)現(xiàn)這些地形資料會有不一致的地方，但是海圖編繪人員無法判斷哪種資料是正確的。此時，如果有資料更新快、現(xiàn)勢性好的遙感影像資料進行比對的話，就能極大的提高制圖資料的準確性和效率。

對于海圖中的水域部分，目前遙感技術的水域測量方面也有所發(fā)展，但相關應用較少。筆者在關于此方面的知識了解不足，所以本文暫不展開討論。

3 海圖編繪適合采用的遙感影像資料

在地圖制圖中，1：10000的地圖所需影像的分辨率為0.8-1米。航片分辨率一般在0.2米左右，遠超過地圖制圖所需的影像分辨率要求。對于衛(wèi)星影像資料，一些高分辨率衛(wèi)星影像的分辨率都可以達到1米以上，也可以滿足地圖制圖的要求。在實際工作中，衛(wèi)星影像資料一般多用在1：5000以及更小比例尺的地圖上。而我中心制作的港口航道圖的比例尺一般都要小于等于1：5000。而且在海圖中，陸地部分要素的要求相對于地圖來說相對要低。因此，就分辨率而言，高分辨率衛(wèi)星影像資料和航片完全都可以滿足海圖陸地部分編繪的需要。但考慮到衛(wèi)星影像資料的價格比航片要便宜很多，且更購買方便、數(shù)據(jù)處理也更為簡單。因此，在海圖制圖中，我們可以選擇使用高分辨率衛(wèi)星影像資料作為數(shù)據(jù)來源。

用于制圖的高分辨率衛(wèi)星影像資料有：美國的Quick Bird（快鳥） 、GeoEye-1、Ikonos、WorldView、法國的Stop5等的衛(wèi)星影像。我們國家的高分辨率衛(wèi)星影像資料有資源三號、高分2號、天繪1號等。還有SPOT衛(wèi)星圖像；SPOT衛(wèi)星的成圖精度高、可做立體觀測，但其價格比較昂貴，如果在有其它高分辨率衛(wèi)星影像資料的情況下，應優(yōu)先考慮其它高分辨率衛(wèi)星影像資料。

4 如何在海圖編繪中使用衛(wèi)星影像資料

（1）如果已有多種來源的數(shù)字化制圖資料，但這些制圖資料之間存在不一致的情況時，可以使用衛(wèi)星影像資料與其它制圖資料進行比對，以此來判斷那種制圖資料是正確的，然后再使用正確的數(shù)字化制圖資料進行海圖編繪。這樣既可以判斷資料的正確性，又不需要處理衛(wèi)星影像資料。

（2）對于沒有其它數(shù)字化制圖資料來源或者說已有制圖資料現(xiàn)勢性達不到要求的情況下，就需要直接使用衛(wèi)星影像資料作為數(shù)據(jù)來源進行海圖編繪。但對衛(wèi)星影像資料需進行處理后再使用。

一般來說，購買來的衛(wèi)片的文件格式主要有TIF、IMG、JPG等格式。買過來時一般都已做過了基礎處理，在要求不高時可以直接使用。但用作海圖的數(shù)據(jù)來源時，筆者認為還應該用一些影像處理軟件進行一些常規(guī)處理。常用的衛(wèi)星影像處理軟件有：erdas、envi等。

利用影像處理軟件進行影像處理的步驟主要有：

（1）影像的配準、鑲嵌、幾何糾正、彩色合成和影像融合。

（2）正射校正；正射校正是利用遙感影像編繪海圖極其重要的操作步驟。

（3）影像解譯。

（4）提取所需要的信息。

（5）根據(jù)所提取的信息按照《中國航海圖編繪規(guī)范》、《中國海圖圖式》等相關海圖規(guī)范的要求進行海圖編繪。

5 結束語

隨著遙感技術的發(fā)展，利用遙感影像作為一個重要的數(shù)據(jù)來源進行海圖編繪是一個重要的發(fā)展方向。本文通過研究利用遙感影像進行海圖中陸地部分要素的編繪，說明了遙感影像資料能在海圖制圖中發(fā)揮重要的作用，也能減少外業(yè)測量的工作量，能為海圖制圖工作帶來很大的便利，但是筆者在應用方法方面研究的不夠透徹。同時，由于筆者相關知識的欠缺，沒有進行研究關于遙感影像資料在海圖中水域部分的應用。今后，筆者將加強對這些方面的研究。本文如有不當之處，懇請批評指正。

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