遙感影像技術在地圖編制中的應用

趙營剛

（山西省測繪地理信息院）

1 引言

遙感與影像科技是促進地圖編制工作進展的關鍵科技動力，借助于衛星影像技術與地理信息系統（GIS）等領先科學技術，可以為地圖編制提供大量動態清晰的影像資源，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影像地圖三個類別，三者各有優點，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用。通過進一步探索中遠程遙感影像技術在地圖編制工作中的運用，可以為地圖編制的針對性和科學性的提高指明方向。

2 遙感影像技術在地圖編制中所運用的價值與意義

遙感影像技術在地圖編制工作中的廣泛運用，是基于當前計算機技術發達的客觀條件驅動下的日益增長的地圖編制工作所需推動的。首先，由于當前各行各業都開始進行自動化和智能化施工，而傳統地圖編制方法對人的依賴性程度也相對較高，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，其中要花費巨大的人工成本和時間成本。且傳統地圖的編制工作比較穩定，缺少動態性，也沒有定期性或即時性的更新要求，這也就構成了地圖編制工作發展的客觀軟肋。再次，隨著當前高德地圖APP、百度地圖APP 和一些地圖定位應用軟件的發展與使用，也產生了較以往越來越強大的地圖編制需求。以往，地圖繪制大多是應用專業范疇，而普通群眾對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新與發展。遙感影像信息技術在地圖編制工作中的運用，不但達到了在地圖編制工作中的動態管理和地圖繪制的實時性，還可以節約人工和時間成本，在一定程度上達到了地圖編制工作的智能化和實時性。

3 遙感影像技術在地圖編制中的應用

3.1 地理信息數據提取方面的應用

遙感圖像方法在地理信息資料獲取領域中具有廣泛的應用，在地圖尺度、區域清晰度和地相及其波譜分辨率和波段的選取上，可以針對各種地圖繪制的特點和要求，適當調整圖像的精度和尺寸。地圖編制工作過程中可以借助GIS平臺中的地理信息資料，并按照地圖所使用的各種平臺和方式，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域中的廣泛應用，可以有效減少地圖編制工作的復雜度，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 圖像處理方面的應用

圖像處理同時也是地圖編制工作中的關鍵部分，這主要是因為通過衛星攝影的遙感圖像會受到衛星飛行軌道等多種客觀因素的干擾，畫面也容易產生幾何畸變，因此必須進行預處理和強化處理。首先，在圖像預處理流程中，可通過遙感圖像手段在已獲取的圖像上添加行政區劃的信息，方便為以后的圖像處理確定區域和目標。然后，在圖像增強過程中，可通過光學強化處理和數碼強化處理兩個手段，對遙感圖像上的信息強化，以提高其清晰度和識別力（見圖1）。

圖1 圖像處理示意圖

3.3 遙感圖像解譯方面的應用

遙感圖像解譯方面，當前一般是通過電腦自動識別系統，對所收集的遙感影像資料實行手動數據處理，對當中的矢量數據分析加以數據分析整合。由于我國地理信息系統的蓬勃發展和衛星事業的進展，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增大。要提高地圖編制的實時性和有效性，還必須借助已有的GIS 信息系統和模式識別信息系統，實現對地圖編制中的遙感圖像手動解譯，以提高其效率和數據處理的精度[1]。

3.4 地圖編制和復合方面的應用

在地圖編排和復合方面，利用遙感影像技術可以合理地在地圖中增加色彩設定和相關符號設定，還可以使地圖邊界線更嚴格，減少了人工編制的誤差。與此同時，遙感影像信息技術的廣泛運用也有利于我國地理信息系統大數據的建立與隨時更新。通過自動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 地圖編制實例

宜昌是湖北省域副中心城市，發展步伐加快，社會管理和經濟社會發展等方面要求內容豐富的地圖支撐?；谖恢脠D繪制的地圖表現形式單調，而且其在技術上的準確性和現實性還無法確定。影像數據本身既能夠作為地圖的基礎應用，還能彌補其他地方影像數據的缺失，從而挖掘出大量其他數據。但過去，人們往往通過航空攝影的途徑收集大量影像資料，但因為時間周期較長、成本高昂、影片數據處理也相對復雜，加之宜昌的地勢高差大、植物生長茂密、對空間條件要求較嚴，因此在短期內實現大規模的航空攝影難度較大（見圖2）。

圖2 宜昌市衛星影像圖

4.1 編圖資料準備

宜昌市城區地形圖編制范圍，以原宜昌市城市集中發展規劃區內面積約四百平方千米的區域為中心向外擴展，總覆蓋面積約為八百平方千米。需要提供的相關信息資源除衛星影像之外，尚有位置地圖數據、新宜昌市行政區域示意圖、新的城市規劃路網資源、老版地圖資料、新的地名網址錄、自然地理環境命名、企事業單位命名等標注信息，另外尚有制定專題地圖時要求的一些數據資料。

4.2 多源數據幾何配準

衛星影像數據分析主要使用WGS 八十四橢圓參數、UTM 投影方法等，但由于宜昌地質圖和路網等資源都是以中國地方五十四坐標系為基礎的，需對衛星影像數據分析實行幾何配準。將衛星攝像資源和地形圖數據庫中的數據分析加以比對，找出四個分布一致、定位精確的房角點為同名點并通過平差解算，從而對影像做出了幾何配準。同名點位置數據及殘差見表1。

表1 同名點坐標統計表 m

從表1可以看出，在幾何配準的過程中誤差R=經過幾何配準后選擇了十個測量位置計算實際精度，其偏差為0.8423m，已經能夠達到宜昌市城區地形圖編制的標準要求。

4.3 多源數據的套合

經幾何配準后，將衛星影像與宜昌市路網、區域地形圖數據、行政區域界線信息系統等數字資源套合表示，便于后期獲得所要求的位置資源和特征資源。

4.4 衛星影像判讀解譯

利用地物的部位、形態、尺寸、色彩、質感等特征，可以通過經驗或某種解譯標志判斷出地物的部位信息內容和部門屬性信息內容，如水體、大橋、鐵道和都市大道、建筑、居住區等部位信息內容，此外還有都市中的綠地、植物覆蓋區域的部位信息內容和分布等，連帶體育場館的學校、大型的居民地和工業生產設備等部位和屬性信息內容，也能夠利用影像判讀分析解譯得出[2]。

4.5 衛星影像變化監測

使用衛星影像對新增住宅、建設道路、拆除改建小區等變化進行信息監測，從攝影地圖中獲取變更信號，并使用相應符號加以說明（見圖3）。

圖3 遙感影像動態監測

5 結語

綜上所述，遙感攝影方法在地圖編制工作中的廣泛運用，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域中都得到普遍運用。在這一技術驅動下，地圖編制將逐漸朝著網絡化、動態化乃至自動化方面推進。在信息技術強大的支持下，地圖編制將可以更有效地運用遙感影像科技，為各行各業提供地圖導航信息支持。