遙感圖像處理技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域中的應(yīng)用探究

薛曉偉

（上海沃韋信息科技有限公司，上海 200072）

21世紀(jì)是一個(gè)科技迅速發(fā)展的時(shí)代，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)正在深入地改變著人類生活和社會(huì)全貌。在測(cè)繪工程的研究和應(yīng)用中，更是離不開先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。遙感圖像處理技術(shù)作為反映探測(cè)目標(biāo)位置信息及圖像信息的一種測(cè)量方式，能夠很好地為測(cè)繪工作提供重要的信息支撐。測(cè)繪工作者要想得到測(cè)繪目標(biāo)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)及信息，就必須應(yīng)用遙感圖像處理技術(shù)。因此，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，測(cè)繪工程領(lǐng)域?qū)⒛軌蛲ㄟ^運(yùn)用遙感圖像處理技術(shù)來更加高效地獲取更準(zhǔn)確地測(cè)繪信息。

1 遙感圖像處理技術(shù)的基本內(nèi)容

1.1 基本概念

“遙感”，從字面意思來看即為一種對(duì)遙遠(yuǎn)的事物進(jìn)行感知的工具，它的本質(zhì)是指不直接去接觸探測(cè)目標(biāo)，而是通過高科技手段直接獲取到被探測(cè)目標(biāo)的相關(guān)位置及圖像信息，而且可以通過對(duì)其進(jìn)行大數(shù)據(jù)識(shí)別與分類，從中了解到該探測(cè)目標(biāo)的質(zhì)量、數(shù)量、空間分布及其動(dòng)態(tài)變化等相關(guān)特征。

遙感圖像處理技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)所獲得的圖像信息進(jìn)行校正及修飾、提取及分類等一系列操作，從中獲取到有效的圖像特征信息從而達(dá)到預(yù)期目的的技術(shù)。遙感圖像處理技術(shù)根據(jù)原理不同可以大體分為光學(xué)處理和遙感數(shù)字圖像處理兩種類型：前者是利用光學(xué)、物理學(xué)和電子學(xué)的方法對(duì)遙感所獲得的圖像進(jìn)行初步處理，而后者是指通過計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用對(duì)遙感所獲得的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與篩選等相關(guān)操作。

1.2 主要特點(diǎn)

遙感信息具有一定的廣闊性和綜合性。從航空飛行器或衛(wèi)星中所獲得的遙感圖像，可以更加真實(shí)客觀地反映出探測(cè)地區(qū)的空間特征和地貌地物，從而方便廣大測(cè)繪工作者們充分了解其空間特征和分布規(guī)律。

遙感技術(shù)獲得的信息范圍更大。由于遙感儀器的先進(jìn)性，它可以利用所有可見光去探測(cè)不同波段地區(qū)的信息，這已經(jīng)完全超出了傳統(tǒng)的探測(cè)技術(shù)所能獲取信息的最大范圍。

遙感技術(shù)所獲取的信息更加具有時(shí)效性。遙感技術(shù)利用的是衛(wèi)星感應(yīng)，探測(cè)速度快且時(shí)間間隔較短，并且還可以得到同一地區(qū)的多時(shí)信息和不同地區(qū)的同時(shí)信息，對(duì)信息獲取來說十分方便。

1.3 圖像信息源選擇

在遙感圖像處理中最重要的一部分便是對(duì)所獲影像的信息源進(jìn)行選擇，它的選擇可以分為以下三部分：

首先是在空間分辨率上以及對(duì)制圖比例尺的選擇。空間分辨率也就是常說的地面分辨率，它是指通過遙感儀器所獲取的圖像上的每一個(gè)像元所對(duì)應(yīng)實(shí)地范圍的大小。例如：遙感所取圖像上的一個(gè)特定像元，它所對(duì)應(yīng)的地面范圍是25m乘25m的正方形大小。因?yàn)樵跍y(cè)繪過程中經(jīng)常利用遙感圖像來提取相關(guān)信息用于繪制探測(cè)地圖，因此在選擇遙感儀器時(shí)要對(duì)圖像空間的分辨率選擇更加仔細(xì)，一般都需要考慮以下兩點(diǎn)因素：一是對(duì)探測(cè)目標(biāo)的最小尺寸進(jìn)行判斷；二是選擇合適的空間比例尺。遙感圖像的空間分辨率與地圖比例尺有著十分密切的關(guān)系，比如：空間分辨率越高，它所對(duì)應(yīng)的像元的地面尺寸就越小、探測(cè)圖像的可放大倍數(shù)越大，那就表明地圖成圖比例尺也越大。通常來說，圖像需要放大的倍數(shù)，大多是以能否繼續(xù)提供更多的有用信息為標(biāo)志的。

其次是波譜分辨率大小的選擇。波譜分辨率是由遙感傳感器自身用到的波段的數(shù)目、波長(zhǎng)和寬度所決定的。所有的遙感儀器在被設(shè)計(jì)時(shí)，它的波譜分辨率都是有一定的針對(duì)性的，根據(jù)所探測(cè)的空間環(huán)境的不同，所運(yùn)用到的波段數(shù)目、長(zhǎng)度和寬度也將是不同的。

最后便是在時(shí)間分辨率和時(shí)相上的選擇。時(shí)間分辨率，理論上是指對(duì)同一地區(qū)遙感圖像的再次覆蓋所需要的時(shí)間。比如：靜止氣象衛(wèi)星的時(shí)間分辨率通常是每次半小時(shí)，陸地衛(wèi)星的時(shí)間分辨率通常是每次幾天到幾周，而對(duì)于航空遙感飛機(jī)來說，它的時(shí)間分辨率通常為幾個(gè)月一次，甚至幾年一次。由于不同遙感儀器所獲得的圖像信息的時(shí)間分辨率的差異是很大的，因此在用遙感圖像處理的方式來反映某探測(cè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化時(shí)，必須要確定有沒有與之相對(duì)應(yīng)的遙感信息源[1]。

2 遙感圖像處理技術(shù)對(duì)測(cè)繪工作的影響

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的測(cè)繪技術(shù)也有了新的飛躍。尤其是遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、全自動(dòng)繪圖等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用更是為我國(guó)的測(cè)繪領(lǐng)域帶來了新的力量。其中遙感圖像處理技術(shù)如今已經(jīng)成為了測(cè)繪工作中必不可少的一項(xiàng)基本工程技術(shù)，從一開始的不成熟應(yīng)用到如今的多方面利用，它的發(fā)展也使我們國(guó)家的測(cè)繪工作完成得更加順利。

2.1 制作影像地圖

影像地圖作為測(cè)繪工程中必不可少的部分，它的應(yīng)用是十分廣泛的。影像地圖本質(zhì)上是一種特殊的地圖符號(hào)和地圖注記，是通過正射投影對(duì)衛(wèi)星遙感所獲得的影像而制作出的一種新型地圖。這里的影像是糾正之后的相片，而且圖像上的標(biāo)記都是按照一定的原則來制作的。比如：較大的河流、居民集中地等影像容易識(shí)別的地物是不需要另外去添加符號(hào)的，而是直接用影像表示就可以。地貌、等高線等不能通過肉眼直接觀察的境界線和地物名稱等，它們?cè)谟跋裆鲜遣荒苊餍秋@示出來的，這個(gè)時(shí)候就需要運(yùn)用特定的符號(hào)來表示[2]。

與簡(jiǎn)單的觀測(cè)地圖相比，影像地圖憑借其精確度高、信息來源豐富、獲取資料更加迅速的特點(diǎn)，更容易給工作者更加真實(shí)、直觀、立體的感受，同時(shí)也可以在制圖工作量相同的情況下減少成圖所需時(shí)間，從而節(jié)約出更多的時(shí)間去進(jìn)行外業(yè)測(cè)繪工作，明顯改善制圖測(cè)繪人員的工作條件。由此來看，影像地圖對(duì)于反映測(cè)繪目標(biāo)的地理位置信息以及地貌地物特征，從而進(jìn)行綜合調(diào)查、分析和評(píng)價(jià)有著充分的實(shí)踐意義。另外衛(wèi)星影像地圖在國(guó)際上的應(yīng)用也是十分廣泛，其比例尺的種類更是豐富多樣，從中更加可看出影像地圖對(duì)測(cè)繪的意義重大[3]。

2.2 繪制測(cè)繪區(qū)域的專題地圖

利用遙感圖像技術(shù)，并結(jié)合目視和計(jì)算機(jī)的方法可以繪制多種專題地圖，并且應(yīng)用于測(cè)繪領(lǐng)域的各個(gè)方面。

比如在探測(cè)某地的地質(zhì)情況時(shí)，可以通過繪制地質(zhì)圖和地質(zhì)構(gòu)造圖來觀察，通過遙感圖像技術(shù)，可以對(duì)此地的巖石類型、地表結(jié)構(gòu)等進(jìn)行識(shí)別，從而對(duì)其進(jìn)行特征研究。通過繪制地質(zhì)圖和地質(zhì)構(gòu)造圖的方式不僅能清楚地研究探測(cè)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，而且也為我國(guó)的礦產(chǎn)資源勘探提供了有效的線索。

在觀測(cè)某區(qū)域的植被類型時(shí)，可以充分利用遙感技術(shù)的圖像增強(qiáng)功能使其自動(dòng)繪制出該地的植被圖，通過觀察圖像來獲取信息將會(huì)更加準(zhǔn)確和詳細(xì)，并且可以輕而易舉地區(qū)分出觀測(cè)地區(qū)所存在的多種植被類型。

在對(duì)土地進(jìn)行開發(fā)的過程中，可以通過遙感技術(shù)繪測(cè)土地利用和土地類型圖。通過遙感圖像處理技術(shù)可以自動(dòng)劃分出多種極小范圍的土地類型，并且它可以自動(dòng)識(shí)別出所有一級(jí)土地的利用情況和多數(shù)的二級(jí)土地利用類型，精確度極高。

在進(jìn)行冰川研究時(shí)，可以利用遙感技術(shù)繪制相關(guān)冰雪覆蓋圖，從而在圖像上直接測(cè)量并計(jì)算得出冰雪覆蓋的具體范圍，如果想要知道具體的冰川結(jié)構(gòu)類型，還可以繪制出區(qū)域性冰雪覆蓋圖，將其與地形圖配合使用便可以繪出雪線，從而估算出冰雪的儲(chǔ)水量。

在出現(xiàn)大型洪水災(zāi)害時(shí)，可以通過遙感技術(shù)繪制洪水淹沒圖，通過衛(wèi)星遙感圖像處理技術(shù)可以及時(shí)查明大水體的面積變化，并確定洪水淹沒的具體范圍，從而方便國(guó)家相關(guān)人員及時(shí)處理并開展救援。

另外在對(duì)海洋地區(qū)進(jìn)行探測(cè)研究時(shí)，可以通過遙感圖像處理技術(shù)繪制相關(guān)的海洋專題地圖，從中來獲取海灘海岸、海流海冰、潮汐魚群、河口演變等多種海洋動(dòng)態(tài)。

2.3 應(yīng)用于土地開發(fā)工作

隨著我國(guó)生產(chǎn)建設(shè)需求的不斷提高，對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段的土地整理開發(fā)工作提出了進(jìn)一步要求：首先是對(duì)用地范圍進(jìn)行調(diào)整，提高土地資源的利用率；然后是對(duì)之前廢棄的土地進(jìn)行道路建設(shè)從而恢復(fù)利用；最后是在不破壞原先的生態(tài)環(huán)境下，進(jìn)一步開發(fā)適宜耕種、居住的土地。由此來看，傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)不再能滿足國(guó)家的需求，此時(shí)遙感圖像處理技術(shù)的應(yīng)用就顯得尤為重要。

由于遙感圖像的覆蓋面積較大，而且在時(shí)間上是連續(xù)不斷的，因此它能夠明顯反映出探測(cè)地區(qū)的自然現(xiàn)象變化情況以及現(xiàn)有的特征情況，所以遙感圖像處理技術(shù)對(duì)土地開發(fā)有著重大作用。通過圖像所反映出來的信息能夠直接確定該地區(qū)需要補(bǔ)充水分和栽種樹木的具體位置，另外對(duì)繪制該地區(qū)的居民地、交通線等要素也有重要作用。遙感圖像處理技術(shù)在土地整理開發(fā)的過程中的作用不僅體現(xiàn)在自然要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素方面，它對(duì)當(dāng)?shù)氐乃狄匾灿休^好的體現(xiàn)性。比如在一些水資源比較缺乏的地區(qū)，可以從遙感圖像上探尋附近是否存在可供利用的干鹽湖或者咸水湖等，從而對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)修改和調(diào)整，使其得到充分利用。

3 總結(jié)

綜上所述，先進(jìn)的遙感圖像處理技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域有著其自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其中遙感技術(shù)的多樣性、高速性等可以使測(cè)繪工作開展得更高效，這樣便可以充分調(diào)動(dòng)測(cè)繪工作者的積極性，從而顯著提高國(guó)家測(cè)繪部門的工作能力。因此，我國(guó)必須加強(qiáng)創(chuàng)新，提高遙感技術(shù)的先進(jìn)性，使其更加高效地應(yīng)用于測(cè)繪工作中來。同時(shí)，在應(yīng)用遙感圖像處理技術(shù)時(shí)，也要注意根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析，盡可能地提高遙感技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，使其更加高效便利地滿足測(cè)繪工作的需要。