遙感影像技術(shù)在地圖編制中的應(yīng)用

趙營(yíng)剛

（山西省測(cè)繪地理信息院）

1 引言

遙感與影像科技是促進(jìn)地圖編制工作進(jìn)展的關(guān)鍵科技動(dòng)力，借助于衛(wèi)星影像技術(shù)與地理信息系統(tǒng)（GIS）等領(lǐng)先科學(xué)技術(shù)，可以為地圖編制提供大量動(dòng)態(tài)清晰的影像資源，從而提高地圖編制效率。遙感制地圖包括正射影像地圖、遙感影像地圖和三維遙感技術(shù)影像地圖三個(gè)類別，三者各有優(yōu)點(diǎn)，在各種類別和要求的地圖編制工作中都具有不同程度的廣泛應(yīng)用。通過進(jìn)一步探索中遠(yuǎn)程遙感影像技術(shù)在地圖編制工作中的運(yùn)用，可以為地圖編制的針對(duì)性和科學(xué)性的提高指明方向。

2 遙感影像技術(shù)在地圖編制中所運(yùn)用的價(jià)值與意義

遙感影像技術(shù)在地圖編制工作中的廣泛運(yùn)用，是基于當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)達(dá)的客觀條件驅(qū)動(dòng)下的日益增長(zhǎng)的地圖編制工作所需推動(dòng)的。首先，由于當(dāng)前各行各業(yè)都開始進(jìn)行自動(dòng)化和智能化施工，而傳統(tǒng)地圖編制方法對(duì)人的依賴性程度也相對(duì)較高，因此要求把大比例尺的地圖加以縮編，再縮減到小比例尺的地圖，其中要花費(fèi)巨大的人工成本和時(shí)間成本。且傳統(tǒng)地圖的編制工作比較穩(wěn)定，缺少動(dòng)態(tài)性，也沒有定期性或即時(shí)性的更新要求，這也就構(gòu)成了地圖編制工作發(fā)展的客觀軟肋。再次，隨著當(dāng)前高德地圖APP、百度地圖APP 和一些地圖定位應(yīng)用軟件的發(fā)展與使用，也產(chǎn)生了較以往越來越強(qiáng)大的地圖編制需求。以往，地圖繪制大多是應(yīng)用專業(yè)范疇，而普通群眾對(duì)地圖繪制的要求很少；如今，巨大的地圖繪制需求量促使地圖編制創(chuàng)新與發(fā)展。遙感影像信息技術(shù)在地圖編制工作中的運(yùn)用，不但達(dá)到了在地圖編制工作中的動(dòng)態(tài)管理和地圖繪制的實(shí)時(shí)性，還可以節(jié)約人工和時(shí)間成本，在一定程度上達(dá)到了地圖編制工作的智能化和實(shí)時(shí)性。

3 遙感影像技術(shù)在地圖編制中的應(yīng)用

3.1 地理信息數(shù)據(jù)提取方面的應(yīng)用

遙感圖像方法在地理信息資料獲取領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，在地圖尺度、區(qū)域清晰度和地相及其波譜分辨率和波段的選取上，可以針對(duì)各種地圖繪制的特點(diǎn)和要求，適當(dāng)調(diào)整圖像的精度和尺寸。地圖編制工作過程中可以借助GIS平臺(tái)中的地理信息資料，并按照地圖所使用的各種平臺(tái)和方式，合理選取地圖的尺度和其清晰度等重要因素。由于遙感圖像方法在地理信息資料獲取領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，可以有效減少地圖編制工作的復(fù)雜度，提升了地圖編制工作的精確度，也可以更有效地向使用者提供地理信息參考與查詢等信息。

3.2 圖像處理方面的應(yīng)用

圖像處理同時(shí)也是地圖編制工作中的關(guān)鍵部分，這主要是因?yàn)橥ㄟ^衛(wèi)星攝影的遙感圖像會(huì)受到衛(wèi)星飛行軌道等多種客觀因素的干擾，畫面也容易產(chǎn)生幾何畸變，因此必須進(jìn)行預(yù)處理和強(qiáng)化處理。首先，在圖像預(yù)處理流程中，可通過遙感圖像手段在已獲取的圖像上添加行政區(qū)劃的信息，方便為以后的圖像處理確定區(qū)域和目標(biāo)。然后，在圖像增強(qiáng)過程中，可通過光學(xué)強(qiáng)化處理和數(shù)碼強(qiáng)化處理兩個(gè)手段，對(duì)遙感圖像上的信息強(qiáng)化，以提高其清晰度和識(shí)別力（見圖1）。

圖1 圖像處理示意圖

3.3 遙感圖像解譯方面的應(yīng)用

遙感圖像解譯方面，當(dāng)前一般是通過電腦自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)所收集的遙感影像資料實(shí)行手動(dòng)數(shù)據(jù)處理，對(duì)當(dāng)中的矢量數(shù)據(jù)分析加以數(shù)據(jù)分析整合。由于我國(guó)地理信息系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展和衛(wèi)星事業(yè)的進(jìn)展，獲得的遙感影像總量愈來愈多，因此地圖編制的工作量也在相應(yīng)增大。要提高地圖編制的實(shí)時(shí)性和有效性，還必須借助已有的GIS 信息系統(tǒng)和模式識(shí)別信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖編制中的遙感圖像手動(dòng)解譯，以提高其效率和數(shù)據(jù)處理的精度[1]。

3.4 地圖編制和復(fù)合方面的應(yīng)用

在地圖編排和復(fù)合方面，利用遙感影像技術(shù)可以合理地在地圖中增加色彩設(shè)定和相關(guān)符號(hào)設(shè)定，還可以使地圖邊界線更嚴(yán)格，減少了人工編制的誤差。與此同時(shí)，遙感影像信息技術(shù)的廣泛運(yùn)用也有利于我國(guó)地理信息系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的建立與隨時(shí)更新。通過自動(dòng)化智能化的編制工作模式，大大減少了地圖編制工作中的人工成本，提高了效率。

4 地圖編制實(shí)例

宜昌是湖北省域副中心城市，發(fā)展步伐加快，社會(huì)管理和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等方面要求內(nèi)容豐富的地圖支撐。基于位置圖繪制的地圖表現(xiàn)形式單調(diào)，而且其在技術(shù)上的準(zhǔn)確性和現(xiàn)實(shí)性還無法確定。影像數(shù)據(jù)本身既能夠作為地圖的基礎(chǔ)應(yīng)用，還能彌補(bǔ)其他地方影像數(shù)據(jù)的缺失，從而挖掘出大量其他數(shù)據(jù)。但過去，人們往往通過航空攝影的途徑收集大量影像資料，但因?yàn)闀r(shí)間周期較長(zhǎng)、成本高昂、影片數(shù)據(jù)處理也相對(duì)復(fù)雜，加之宜昌的地勢(shì)高差大、植物生長(zhǎng)茂密、對(duì)空間條件要求較嚴(yán)，因此在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的航空攝影難度較大（見圖2）。

圖2 宜昌市衛(wèi)星影像圖

4.1 編圖資料準(zhǔn)備

宜昌市城區(qū)地形圖編制范圍，以原宜昌市城市集中發(fā)展規(guī)劃區(qū)內(nèi)面積約四百平方千米的區(qū)域?yàn)橹行南蛲鈹U(kuò)展，總覆蓋面積約為八百平方千米。需要提供的相關(guān)信息資源除衛(wèi)星影像之外，尚有位置地圖數(shù)據(jù)、新宜昌市行政區(qū)域示意圖、新的城市規(guī)劃路網(wǎng)資源、老版地圖資料、新的地名網(wǎng)址錄、自然地理環(huán)境命名、企事業(yè)單位命名等標(biāo)注信息，另外尚有制定專題地圖時(shí)要求的一些數(shù)據(jù)資料。

4.2 多源數(shù)據(jù)幾何配準(zhǔn)

衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)分析主要使用WGS 八十四橢圓參數(shù)、UTM 投影方法等，但由于宜昌地質(zhì)圖和路網(wǎng)等資源都是以中國(guó)地方五十四坐標(biāo)系為基礎(chǔ)的，需對(duì)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)分析實(shí)行幾何配準(zhǔn)。將衛(wèi)星攝像資源和地形圖數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)分析加以比對(duì)，找出四個(gè)分布一致、定位精確的房角點(diǎn)為同名點(diǎn)并通過平差解算，從而對(duì)影像做出了幾何配準(zhǔn)。同名點(diǎn)位置數(shù)據(jù)及殘差見表1。

表1 同名點(diǎn)坐標(biāo)統(tǒng)計(jì)表 m

從表1可以看出，在幾何配準(zhǔn)的過程中誤差R=經(jīng)過幾何配準(zhǔn)后選擇了十個(gè)測(cè)量位置計(jì)算實(shí)際精度，其偏差為0.8423m，已經(jīng)能夠達(dá)到宜昌市城區(qū)地形圖編制的標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 多源數(shù)據(jù)的套合

經(jīng)幾何配準(zhǔn)后，將衛(wèi)星影像與宜昌市路網(wǎng)、區(qū)域地形圖數(shù)據(jù)、行政區(qū)域界線信息系統(tǒng)等數(shù)字資源套合表示，便于后期獲得所要求的位置資源和特征資源。

4.4 衛(wèi)星影像判讀解譯

利用地物的部位、形態(tài)、尺寸、色彩、質(zhì)感等特征，可以通過經(jīng)驗(yàn)或某種解譯標(biāo)志判斷出地物的部位信息內(nèi)容和部門屬性信息內(nèi)容，如水體、大橋、鐵道和都市大道、建筑、居住區(qū)等部位信息內(nèi)容，此外還有都市中的綠地、植物覆蓋區(qū)域的部位信息內(nèi)容和分布等，連帶體育場(chǎng)館的學(xué)校、大型的居民地和工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備等部位和屬性信息內(nèi)容，也能夠利用影像判讀分析解譯得出[2]。

4.5 衛(wèi)星影像變化監(jiān)測(cè)

使用衛(wèi)星影像對(duì)新增住宅、建設(shè)道路、拆除改建小區(qū)等變化進(jìn)行信息監(jiān)測(cè)，從攝影地圖中獲取變更信號(hào)，并使用相應(yīng)符號(hào)加以說明（見圖3）。

圖3 遙感影像動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

5 結(jié)語

綜上所述，遙感攝影方法在地圖編制工作中的廣泛運(yùn)用，不但可以提高其效率，而且有效提高了地圖編制工作的準(zhǔn)確性。遙感影像科技在地理信息資料收集、圖像處理乃至地圖綜合等領(lǐng)域中都得到普遍運(yùn)用。在這一技術(shù)驅(qū)動(dòng)下，地圖編制將逐漸朝著網(wǎng)絡(luò)化、動(dòng)態(tài)化乃至自動(dòng)化方面推進(jìn)。在信息技術(shù)強(qiáng)大的支持下，地圖編制將可以更有效地運(yùn)用遙感影像科技，為各行各業(yè)提供地圖導(dǎo)航信息支持。