基于遙感技術的地理信息獲取與測繪精度提升研究

摘 要：以遙感技術作為研究對象，重點分析了其數據處理過程及提升測繪精度的有效措施。采取理論分析方式，探討了遙感技術的基本原理及其在地理信息獲取中的優勢，總結了遙感技術在測繪中的應用現狀及其存在的問題，指出了目前遙感技術下地理信息的獲取及處理方法，提出提升測繪精度的策略與方法。說明遙感技術作為測繪領域的新技術，無論在提高測繪效率、利用測繪數據方面都具有顯著優勢。在各個領域的測繪工作中有關人員需準確把握遙感技術的操作原理，注意數據獲取及處理過程，嚴格根據測繪精度要求，優化地理信息獲取及處理流程，采用諸多新型技術，完整統計、規范處理、細致分析數據，以數據為基準來開展其他工作。

關鍵詞：遙感技術；地理信息獲取；測繪精度；提升策略

中圖分類號：G201" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2025）01-0087-03

1 遙感技術基本原理及其獲取地理信息的優勢

1.1 觀測范圍廣泛

遙感技術可以實現大范圍的地理信息獲取，無論是城市還是鄉村，平原還是山區，都可以進行有效的觀測。這種廣泛的觀測范圍使得遙感技術在資源調查、環境監測、城市規劃等領域具有廣泛的應用前景。

1.2 時效性強

遙感技術可以快速獲取地理信息，實現數據的實時更新。這對于那些需要快速響應的應用場景來說，具有極大的優勢。例如，在災害監測和應急管理中，遙感技術可以迅速提供受災地區的實時影像，為救援決策提供重要的信息支持。

1.3 信息豐富

遙感技術可以獲取多種類型的信息，包括地表的形態、紋理、色彩等視覺信息，溫度、濕度、植被指數等物理信息。這些信息為提供了全方位、多角度的地表特征描述，有助于更深入地了解地球表面的自然環境和人文現象。

1.4 受限制條件少

與傳統的地面觀測相比，遙感技術受地理條件、天氣條件等因素的限制較少。例如，對于那些難以到達的地區，如高山、沙漠、沼澤等，遙感技術仍然可以有效地進行觀測和數據獲取。

1.5 經濟效益高

遙感技術可以大大提高地理信息獲取的效率和質量，降低人力、物力和財力的投入。由于其觀測范圍廣泛、信息豐富，還可以為各種決策提供科學、準確的數據支持，從而帶來顯著的經濟效益和社會效益。

2 遙感技術的地理信息獲取及處理過程

2.1 數據獲取

為在各項工作中合理應用地理信息，在應用遙感技術時需注意數據獲取過程。遙感衛星搭載各種傳感器，如光學傳感器、雷達傳感器、紅外傳感器等，可捕捉不同波段的電磁信號。傳感器在衛星飛行的過程中對地表進行掃描，獲取多光譜、高分辨率的圖像數據。一般由遙感衛星、航空攝影及其他專業設備來采集數據。一旦這些數據被采集，將被傳輸到地面站或者數據處理中心。采集數據包含模擬數據與數字數據，對于模擬數據，需利用掃描儀對其進行A/D變換。因數據多記錄在特殊的數字記錄器中，必須將其變換到專用計算機中。

2.2 數據處理

2.2.1 數據預處理

數據預處理為數據處理的前期步驟，包含以下處理步驟：①處理遙感圖像的周期性噪聲，實現降噪。②通過傅里葉變換處理尖峰噪聲，處理濾波，去除或減弱條帶噪聲（壞線）。③減弱處理因天氣等影響而在遙感上的薄云。④利用比值法消除因太陽高度角而導致的山體陰影。

2.2.2 幾何校正

經此處理的地理數據，定位精度更高。主要采取以下方法：①圖像配準。將一種數據源地理坐標配準到另一種數據源的地理坐標上，促進兩種數據源的疊加顯示、數學計算。按照當下的技術情況，圖像配準包含影像對格柵圖像、影像對矢量圖形的配準[1]。②幾何精糾正。為提高定位精度，需將遙感數據準確定位到特定的地理坐標系中。此方法依賴于已經具備精確地理坐標、投影信息的遙感影像，進而由有關軟件自動校正遙感影像，保障其地理坐標、投影數據準確。③圖像對地圖的校正。針對掃描的地形圖（柵格）或矢量地形圖，因其中已經包含地理坐標、投影信息，應由專人負責校準原始遙感影像，使校正后的影像中地理坐標、投影信息完整，與實際情況高度匹配。④圖像對已知點的校正。已知坐標點或地面控制點，其中已經囊括相對可用的地理坐標、投影數據，有關人員需參考這些點和數據，校正原始遙感影像，以提高影像中坐標、投影等的數據精度。⑤正射校正。此環節的工作中，有關人員需以已知的影像、地形圖、控制點等地理數據以及DEM等數字高程模擬數據作為前提條件，繼續校正原始遙感影像，去除其中的重復、錯誤等數據。

2.2.3 圖像增強

通過圖像增強可提高遙感影像中地物信息的可讀性，主要涉及以下處理：①彩色合成。利用此方法處理多光譜圖像，獲取彩色圖像。②直方圖變換。就是對圖像中不同亮度級別的像元數量進行統計的隨機分布圖。圖像的像元數量越多，其亮度越接近正態分布。當直方圖并非正態分布時，說明圖像亮度偏亮、偏暗或者亮度在整個圖像中的分布較為集中，圖像對比度小。③密度分割。為一種相對新型的圖像處理技術，該技術以像元灰度值為基準，可將灰度圖像劃分為多個級別，并為每個級別選定顏色，顏色種類及級別數量一一對應，不同級別下的顏色各有區別，可改善圖像的視覺效果。④灰度顛倒。這是目前較為常見的圖像處理方法，利用該方式處理圖像時，有關人員需將圖像亮度范圍拉伸到顯示設備的最大動態范圍直到達到飽和狀態。在上述操作后，反轉前期操作中得到的數值，互換正像、負像，使圖像便于識別及區分。⑤圖像間運算。此處理方式下包含對已經過空間配準的兩幅或多幅單波段圖像進行算術運算，以通過多樣化的運算方式來突出圖像的某一種特點。⑥鄰域增強，也就是濾波處理，是在被處理像元周圍的像元參與下進行運算處理的過程。鄰域范圍與濾波器大小存在緊密聯系，實際的工作中需科學處理二者的這一關系。鄰區法處理用于去噪聲、圖像平滑、銳化及有關運算。⑦圖像融合。率先構建相對統一的地理坐標系，此后集成多源遙感數據，形成一組新信息或合成圖像。遙感數據如果有所不同，說明各自對應的空間分辨率、波譜分辨率、時相分辨率均有大小之別。借助圖像融合技術，能集中處理各種數據，保障單一圖像中所融合的數據類型、數量。

2.2.4 圖像裁剪

實際工作中，需要遙感影像中某一部分時，需率先鎖定該部分，精準裁剪。裁剪方法包含按照ROI裁剪（結合感興趣區域的范圍大小裁剪）、按照文件裁剪（根據指定影像文件的范圍大小進行裁剪）、按照地圖裁剪（依據地圖的地理坐標或經緯度范圍來裁剪）等。每種裁剪方法的適用范圍不同，實際的工作中需要視情況來選擇裁剪方法。

2.2.5 圖像鑲嵌及勻色

圖像鑲嵌也即圖像拼接過程，指的是將兩幅或多幅數字影像拼在一起，構成一幅整體圖像的過程。這需要對每幅圖像進行幾何校正，規劃到統一的坐標系內，按照要求進行裁剪，去掉重疊部分，將裁剪后的多幅影像相拼接。影像勻色指的是圖像鑲嵌環節，因遙感數據的來源不同，可能源自不同的傳感器或者時相，在此情況下色調并不完全一致。通過勻色處理可提高圖像色度的均勻性。

3 遙感技術在測繪中的應用場景及存在的問題

3.1 遙感技術的應用場景

遙感技術作為現代測繪領域的重要技術手段，其應用已經滲透到測繪的各個環節。具體來說，遙感技術在測繪中的應用現狀主要體現在以下4個方面。

3.1.1 地形測繪

遙感技術通過獲取地表的高程、坡度、坡向等信息，為地形測繪提供了高效、準確的數據支持。在山區、沙漠等復雜地形區域，遙感技術能夠克服傳統測繪方法的局限性，實現大范圍、高精度的地形測繪。

3.1.2 土地資源調查

利用遙感技術，可以對土地資源進行快速、準確的調查。通過解譯遙感影像，可以獲取土地利用類型、分布范圍等信息，為土地規劃和管理提供決策依據。

3.1.3 城市規劃與監測

遙感技術在城市規劃中發揮著重要作用。通過對城市區域的遙感影像進行分析，可以獲取城市的建筑布局、交通狀況、綠化程度等信息，為城市規劃提供數據支持。同時，遙感技術還可以用于城市發展的動態監測，及時發現和處理違建、非法占地等問題。

3.1.4 環境監測與保護

遙感技術在環境監測與保護方面也有著廣泛的應用。通過監測地表植被、水體、大氣等環境要素的變化，可以及時發現環境污染和生態破壞問題，為環境保護提供科學依據。

3.2 遙感技術存在的問題

盡管遙感技術在測繪領域的應用已經取得了顯著成果，但在實際應用中，遙感技術仍存在一些問題。

3.2.1 數據處理復雜

遙感數據具有海量、多源、高維等特點，數據處理過程復雜，需要專業的技術和設備支持。數據處理過程中涉及的算法和模型也需要不斷更新和優化，以適應不同應用場景的需求[2]。

3.2.2 信息提取精度受限

由于地表覆蓋類型的多樣性和復雜性，遙感信息提取的精度受到一定限制。尤其是在城市區域，由于建筑物密集、遮擋嚴重，導致遙感信息提取的難度加大。大氣條件、傳感器性能等因素也可能影響信息提取的精度。

3.2.3 缺乏統一標準和規范足

目前，遙感技術在測繪領域的應用尚缺乏統一的標準和規范。不同單位、不同項目在遙感數據獲取、處理、分析等方面存在差異，導致數據質量和成果精度參差不齊。這不利于遙感技術的推廣和應用，也影響了測繪成果的可靠性和可比性。

3.2.4 成本和技術門檻較高

遙感技術的應用需要專業的技術和設備支持，成本較高。對于一些中小型測繪單位來說，難以承擔高昂的設備購置和維護費用。遙感技術的應用還需要具備一定的專業知識和技能，技術門檻較高，限制了其在測繪領域的廣泛應用。

4 提升測繪精度的策略與方法

4.1 優化數據處理流程

遙感數據處理是提升測繪精度的關鍵環節。優化數據處理流程，采用先進的算法和技術，可以有效提高數據處理的效率和精度。例如，可以利用濾波技術去除遙感影像中的噪聲和干擾，提高影像質量。采用高精度的配準和校正方法，消除影像幾何畸變和輻射畸變，提高數據的準確性。

4.2 融合多源遙感數據

不同遙感數據源具有不同的特點和優勢，融合多源遙感數據可以獲取更加全面、準確的地表信息。通過集成光學、紅外、雷達等多種遙感數據，可以彌補單一數據源在測繪中的不足，提高測繪精度。多源數據的融合還可以增強對復雜地表覆蓋類型的識別能力，提高信息提取的精度。

4.3 引入人工智能與機器學習技術

人工智能和機器學習技術在遙感數據處理和信息提取中具有重要作用。通過訓練深度學習模型，可以實現對遙感影像的自動分類和識別，提高信息提取的精度和效率。此外，機器學習算法還可以用于優化遙感參數反演和地表特征提取過程，進一步提高測繪精度。

4.4 加強遙感平臺與傳感器研發

遙感平臺和傳感器的性能直接影響到遙感數據的獲取質量和測繪精度。因此，加強遙感平臺與傳感器的研發，提高平臺的穩定性和傳感器的靈敏度、分辨率等性能參數，是提升測繪精度的有效途徑。針對不同應用場景和需求，研發定制化的遙感平臺和傳感器，可以更好地滿足測繪工作的實際需求[3]。

4.5 完善質量控制體系

建立完善的質量控制體系是確保測繪精度的重要保障。在遙感數據獲取、處理、分析等環節，制定嚴格的質量控制標準和流程，對數據進行全面、細致的檢查和評估。加強對測繪人員的培訓和管理，提高他們的專業素質和技能水平，確保測繪工作的規范性和準確性。

4.6 其他措施

為提高遙感測繪精度，主要還可采取以下一系列措施：①改進光學系統。需要有關人員做好光學設計，適當增加鏡頭數量，提高鏡頭質量，并采用先進的校正技術，以保障較高的空間分辨率。比如，選用更大的口徑、更高的焦距和更高的光學質量光學系統。②多光譜合成。可通過結合多個波段的低分辨率圖像來生成更高分辨率的圖像。此方法利用了多個圖像之間的空間和光譜相關性，借助算法來增強圖像的細節、分辨率。③超低分辨率重建。可引入圖像處理技術，將低分辨率圖像提升到高分辨率。此方法利用了圖像之間的相關性、統計特征。

5 結束語

本文深入探討了遙感技術在地理信息獲取與測繪領域的應用，并對如何提升測繪精度進行了詳細的分析。針對數據處理復雜度高、信息提取精度受限等問題，提出了一系列提升測繪精度的策略與方法，包括優化數據處理流程、融合多源遙感數據、引入人工智能與機器學習技術、加強遙感平臺與傳感器研發以及完善質量控制體系等。這些策略與方法的實施，不僅提高了遙感數據的處理效率和信息提取精度，也為測繪工作提供了更加準確、可靠的數據支持。未來，隨著遙感平臺和傳感器性能的不斷提升、人工智能（機器學習）等技術的不斷發展，遙感技術在地理信息獲取與測繪領域的應用將更加廣泛和深入。

參考文獻

[1] 王旭東.無人機遙感技術在金屬礦山測繪工程測量中的應用策略[J].冶金與材料，2024，44（5）：109-111.

[2] 王亞勛.測繪技術在特殊地形測繪工程中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2024（13）：180-182.

[3] 陳偉.地理信息技術在地質測繪中的應用[J].冶金管理，2023 （23）：59-61.

收稿日期：2024-07-02

作者簡介：高飛（1989—），男，河南平頂山人，本科，工程師，研究方向：測繪工程。