衛星遙感影像在數據更新中的方法研究

摘要：隨著信息化快速發展，地形圖的數字化的進程也在不斷發展，其在各領域的作用逐漸凸現出來，而原始的地形圖信息，遠遠跟不上社會經濟發展的步伐，地形圖的更新成為我們的首要工作。本文主要以煙臺市的spot5衛星影像為信息源，通過運用ERDAS軟件對衛星影像進行糾正、增強、配準、融合等一系列處理，結合AUTOCAD和國產的MPGIS軟件，在ARCVIEW GIS的平臺上，對原始的煙臺地形圖要素進行更新處理，完成對煙臺的1：50000全要素電子地圖制作更新，并對制作過程中關鍵技術、方法進行研究和探討。

關鍵詞：地形圖;SPOT影像;圖像處理

地形圖作為地理地物信息的基本表現形式之一，在經濟建設的過程中發揮著非常重要的作用。近年來，城市化進程隨之迅猛發展，城鎮發生巨大變化。原有的地形圖成圖時間較早，盡管其間也更新過幾次，其內容能夠基本詳實的反映當時的地理信息情況，但其已經跟不上現在經濟發展的步伐。需要對其及時更新，遙感影像成為中小比例尺的優選，本文以法國SPOT5衛星影像為數據源，對1：5萬比例尺數據進行更新，為該理論的研究提供了依據。

1、研究區與數據

煙臺市地處山東半島中部，位于東經119°34′～121°57′，北緯36°16′～38°23′。東連威海，西接濰坊，西南與青島毗鄰，北瀕渤海、黃海，與遼東半島對峙，并與大連隔海相望，共同形成拱衛首都北京的海上門戶。最大橫距214千米，最大縱距130千米。全市總面積13745.74平方千米。交通設施水平發展迅速，全市公路通車里程達6390.6公里，其中一級公路增87.5公里，高速公路通車里程達368.9公里，實現了市市通有高速公路。

遙感技術的發展，空間分辨率不斷提高，為地物要素的快速更新提供了條件。此次的更新工作主要針對居民地、道路等要素進行更新，因此，經過綜合考慮我們選用2017年5月份的SPOT 5衛星影像作為主要信息源，配合原始的1：50000的地形圖，2013年部分地區的矢量化地圖，完成對地形圖更新。

2、工作流程和關鍵技術

整個更新的工作主要分為6個方面：數字柵格地形圖的制作、遙感數據影像的處理、地形圖的更新、實地勘察、后處理和整飾。在更新的過程中，主要應用軟件是美國ERDAS公司的ERDAS IMAGINE軟件和美國環境系統研究所（ESRI）開發的ArcGIS。前者主要應用在對數字柵格地圖制作的糾正和遙感影像的圖像處理，后者主要在應用在地形圖更新制作，其中還應用到輔助軟件AUTOCAD和國產的MPGIS軟件，它們主要應用在數據轉換和地形圖矢量化的過程。整個更新的流程圖如圖2：

影像經過增強處理、影像配準、影像融合、幾何糾正等工作，提供基礎正射影像數據。

3、地形圖更新制作

3.1 遙感影像地物判讀

1∶50 000 矢量地形數據更新主要是對居民地及其附屬物、道路、水系等要素進行更新，工作量大，技術難度較高，目前還沒有相關成熟實現自動提取。在實際應用中，主要采用目視判讀的方法，為使室內影像判讀達到1∶50 000 矢量地形數據更新的要求，要充分使用輔助更新資料源，如地形圖和最新出版的分省交通圖冊、鐵路線路圖冊、勘界成果等^[6-7]。

3.2 地形圖要素選取

我們統觀常用的1：50000地形圖，其中包含的要素主要是各類控制點，居民地及其附屬物，交通，水系，地貌，各類地理名稱注記，植被，工礦設施及獨立地物，管線與垣柵。隨著經濟的發展，城市規模的擴大，變化最大的主要是居民地及其附屬物、交通，其他要素可能發生局部的變化，甚至不發生變化。所以我們在更新的過程中，突出側重點，即針對主要的交通設施，水系，居民地這三種主要要素進行判讀更新，從而達到對整個地形圖更新的目的。

3.3 地形圖更新

地形圖的更新工作，我們是在ArcGIS這一平臺上完成的。我們將原始的地形圖數字化后形成DRG，完成對衛星影像的糾正，將糾正后的衛星影像作為參照，然后將新增變化的地物繪制出來，形成更新后的地形圖。對地形圖的更新過程中，要先對DRG 進行分層矢量化，將各圖層要素按照點狀要素、線狀要素、面狀要素三大類分別提取出來。我們在ArcGIS操作的過程中，每一個矢量層對應一個屬性數據庫，因而在矢量化的同時可以完成建庫工作。

3.4實地勘察

由于對衛星圖像處理的效果的差異，以及在目視解譯過程中判別的差異，需要我們對圖中特殊地區的地物信息進行實地的調查。野外調查與測量是對室內解譯的土地利用變更圖進行野外驗證和必要的信息獲取。對于圖中可以明確判讀出的地物，采取抽樣調查方法進行核實，出現判讀不清的地物則進行實地的調查，但對于圖中重要的地物信息也進行實地調查，保證圖中地物信息的準確性，實地勘察后完成地形圖的修改與更正。

4、結束語

試驗證明，利用SPOT 5 影像快速更新1：50000 地形圖是一種行之有效的方法。SPOT 5 衛星影像獲取速度、獲取周期比航空攝影周期明顯縮短且影像間時相接近，便于更新作業，另外精度可靠。在實施中應注意遙感更新資料源的選取、區域的劃分、影像融合處理等問題，并就影像地物判讀中輔以多光譜影像色彩信息，可大大提高地物提取能力，快速更新數據。利用SPOT 5 影像更新1：50 000 地形圖加快了基礎地理信息更新速度，解決了地形數據現勢性問題，有著廣泛的社會效益，同時利用多光譜影像融合并經正射糾正建立的正射影像數據庫，可作為城市基礎空間信息數據的主要組成部分，是目前更新城市1：50000 比例尺地形圖的有效途徑。

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作者簡介：

劉富民（1969-），男，研究方向：測繪工作、地理信息。

（作者單位：山東省地質礦產勘查開發局第三地質大隊;山東省煙臺市芝罘區機場路271號）