摘要:遙感影像資料在地圖制圖中發(fā)揮了越來越重要的作用。本文借鑒遙感影像在地圖制圖中的廣泛應(yīng)用,探討了利用遙感影像資料作為數(shù)據(jù)來源進(jìn)行海圖制圖的可行性,以及如何利用遙感影像資料來進(jìn)行海圖編繪。
關(guān)鍵詞:遙感影像 衛(wèi)星影像資料 海圖制圖
0 引言
隨著遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,越來越多的專題圖、地形圖在制圖過程中都會采用遙感影像資料。遙感技術(shù)的提高也不斷地推動了地圖制圖技術(shù)的發(fā)展水平,并為保障地圖良好的現(xiàn)勢性提供了重要依據(jù)。
同時(shí),隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,水上交通越來越繁忙,船舶對海圖的各方面的要求,例如:現(xiàn)勢性、覆蓋范圍、更新周期等越來越高。因此,在制圖過程中,需要不斷的開拓新的外業(yè)資料的數(shù)據(jù)來源為海圖制圖提供服務(wù)。遙感影像在地圖制圖中的應(yīng)用非常的廣泛,為地圖的制作、更新等工作提供了比傳統(tǒng)測量資料范圍更廣、周期更短,獲取方式更簡單的制圖資料,極大的促進(jìn)了地圖制圖的發(fā)展。而在一幅海圖中,陸地部分也是非常重要的要素。由于海圖中陸地部分與地圖有很大的相似性,鑒于遙感影像資料在地圖制圖中的廣泛應(yīng)用,我們相信,遙感影像在海圖制圖中也有廣闊的應(yīng)用前景。
1 遙感影像資料的種類
凡是指記錄各種地物電磁波大小的膠片(或相片)都稱為遙感影像。遙感影像主要有航空攝影裝置拍攝的各類遙感相片(通稱為航片)和衛(wèi)星遙感圖像(通稱為衛(wèi)片)兩大類。
航片一般是由飛機(jī)拍攝的,成像高度一般幾千米到一萬米,幅寬較低。具有比例尺大、碎部詳細(xì)、幾何精度高(分辨率一般在0.2米左右)、可進(jìn)行立體攝影和測量等優(yōu)點(diǎn)。多用于地形測圖,各種專題判讀與制圖。但是航片的獲取成本較高,而且它屬于中心投影,校正處理比較復(fù)雜。一般在局部范圍和制作大比例尺地圖時(shí)使用。
衛(wèi)片是通過人造衛(wèi)星上裝載的對地觀測遙感儀器對地球陸地表面進(jìn)行觀測所獲得的遙感圖像。通常有①以觀察陸地環(huán)境和資源為主的陸地衛(wèi)星圖像;②以研究海洋環(huán)境和資源為主的海洋衛(wèi)星圖像;③以研究大氣為重點(diǎn)的氣象衛(wèi)星圖像。在制圖中用到第一種衛(wèi)星圖像資料居多。相對于航空相片來說,衛(wèi)片的地面分辨率較低、成圖比例尺偏小。但是衛(wèi)片的突出優(yōu)點(diǎn)是:①宏觀性強(qiáng)、覆蓋面積大;②多時(shí)相重復(fù),資料更新快,現(xiàn)勢性強(qiáng);③以多波段方式觀測,可反映地物光譜特征;④以數(shù)字方式記錄,除制成圖像產(chǎn)品以外,還可提供數(shù)字產(chǎn)品,便于進(jìn)行各種專業(yè)用途的計(jì)算機(jī)出圖;⑤觀測平臺高,幾何畸變小,在計(jì)算機(jī)圖像幾何糾正之后制作的衛(wèi)片,一般專業(yè)用圖可不經(jīng)糾正直接成圖。此外,大多數(shù)衛(wèi)片都是公開發(fā)售的,沒有保密性,購買使用比較方便,且價(jià)格相對航片來說也比較低,一般相同面積區(qū)域的衛(wèi)片成本不到航片的十分之一。
利用衛(wèi)星圖像制圖,具有以下幾個優(yōu)點(diǎn):
(1)根據(jù)衛(wèi)星圖像提供的信息,制圖人員能比較客觀、方便地對制圖區(qū)域提出制圖要求,確定制圖內(nèi)容、制圖范圍以及制圖綜合的數(shù)量指標(biāo),也可以方便地進(jìn)行圖幅設(shè)計(jì)。
(2)衛(wèi)星不受地面條件的限制,對于地形比較復(fù)雜,傳統(tǒng)測量方法不容易測量之處,也可以較容易得到相關(guān)影像資料。
(3)利用衛(wèi)星影像編制中、小比例尺地圖時(shí),可以直接使用衛(wèi)星影像資料進(jìn)行信息提取,避免由于多次制圖綜合而引起的圖形變形的缺點(diǎn),保持輪廓圖形的真實(shí)性。改變了過去中、小比例尺地圖由實(shí)測原圖逐級縮小的成圖過程。
2 目前海圖編繪所采用資料的來源及不足之處
在目前的海圖制圖作業(yè)中,陸地部分主要采用的是經(jīng)外業(yè)修測的地形圖資料,水深區(qū)域采用的是外業(yè)測量資料。對于海圖的陸地部分,主要存在的問題是所采用的經(jīng)修測的地形圖更新慢、資料老舊,所反映的地形往往比現(xiàn)狀要滯后好多。在筆者從業(yè)過程中,發(fā)現(xiàn)很多所使用的地形圖都是上世紀(jì)80年代的資料,現(xiàn)勢性較差。當(dāng)發(fā)現(xiàn)所采用的地形圖資料可能有問題時(shí),如果此時(shí)再讓外業(yè)重新去進(jìn)行修測,一是時(shí)間來不及,二是專門為一小塊地形而去測量則成本過高。在這種情況下采用遙感影像資料非常方便,也可提高效率,節(jié)省成本。
在制圖過程中,如果同時(shí)有幾種不同來源的外業(yè)地形資料時(shí),有時(shí)會發(fā)現(xiàn)這些地形資料會有不一致的地方,但是海圖編繪人員無法判斷哪種資料是正確的。此時(shí),如果有資料更新快、現(xiàn)勢性好的遙感影像資料進(jìn)行比對的話,就能極大的提高制圖資料的準(zhǔn)確性和效率。
對于海圖中的水域部分,目前遙感技術(shù)的水域測量方面也有所發(fā)展,但相關(guān)應(yīng)用較少。筆者在關(guān)于此方面的知識了解不足,所以本文暫不展開討論。
3 海圖編繪適合采用的遙感影像資料
在地圖制圖中,1:10000的地圖所需影像的分辨率為0.8-1米。航片分辨率一般在0.2米左右,遠(yuǎn)超過地圖制圖所需的影像分辨率要求。對于衛(wèi)星影像資料,一些高分辨率衛(wèi)星影像的分辨率都可以達(dá)到1米以上,也可以滿足地圖制圖的要求。在實(shí)際工作中,衛(wèi)星影像資料一般多用在1:5000以及更小比例尺的地圖上。而我中心制作的港口航道圖的比例尺一般都要小于等于1:5000。而且在海圖中,陸地部分要素的要求相對于地圖來說相對要低。因此,就分辨率而言,高分辨率衛(wèi)星影像資料和航片完全都可以滿足海圖陸地部分編繪的需要。但考慮到衛(wèi)星影像資料的價(jià)格比航片要便宜很多,且更購買方便、數(shù)據(jù)處理也更為簡單。因此,在海圖制圖中,我們可以選擇使用高分辨率衛(wèi)星影像資料作為數(shù)據(jù)來源。
用于制圖的高分辨率衛(wèi)星影像資料有:美國的Quick Bird(快鳥) 、GeoEye-1、Ikonos、WorldView、法國的Stop5等的衛(wèi)星影像。我們國家的高分辨率衛(wèi)星影像資料有資源三號、高分2號、天繪1號等。還有SPOT衛(wèi)星圖像;SPOT衛(wèi)星的成圖精度高、可做立體觀測,但其價(jià)格比較昂貴,如果在有其它高分辨率衛(wèi)星影像資料的情況下,應(yīng)優(yōu)先考慮其它高分辨率衛(wèi)星影像資料。
4 如何在海圖編繪中使用衛(wèi)星影像資料
(1)如果已有多種來源的數(shù)字化制圖資料,但這些制圖資料之間存在不一致的情況時(shí),可以使用衛(wèi)星影像資料與其它制圖資料進(jìn)行比對,以此來判斷那種制圖資料是正確的,然后再使用正確的數(shù)字化制圖資料進(jìn)行海圖編繪。這樣既可以判斷資料的正確性,又不需要處理衛(wèi)星影像資料。
(2)對于沒有其它數(shù)字化制圖資料來源或者說已有制圖資料現(xiàn)勢性達(dá)不到要求的情況下,就需要直接使用衛(wèi)星影像資料作為數(shù)據(jù)來源進(jìn)行海圖編繪。但對衛(wèi)星影像資料需進(jìn)行處理后再使用。
一般來說,購買來的衛(wèi)片的文件格式主要有TIF、IMG、JPG等格式。買過來時(shí)一般都已做過了基礎(chǔ)處理,在要求不高時(shí)可以直接使用。但用作海圖的數(shù)據(jù)來源時(shí),筆者認(rèn)為還應(yīng)該用一些影像處理軟件進(jìn)行一些常規(guī)處理。常用的衛(wèi)星影像處理軟件有:erdas、envi等。
利用影像處理軟件進(jìn)行影像處理的步驟主要有:
(1)影像的配準(zhǔn)、鑲嵌、幾何糾正、彩色合成和影像融合。
(2)正射校正;正射校正是利用遙感影像編繪海圖極其重要的操作步驟。
(3)影像解譯。
(4)提取所需要的信息。
(5)根據(jù)所提取的信息按照《中國航海圖編繪規(guī)范》、《中國海圖圖式》等相關(guān)海圖規(guī)范的要求進(jìn)行海圖編繪。
5 結(jié)束語
隨著遙感技術(shù)的發(fā)展,利用遙感影像作為一個重要的數(shù)據(jù)來源進(jìn)行海圖編繪是一個重要的發(fā)展方向。本文通過研究利用遙感影像進(jìn)行海圖中陸地部分要素的編繪,說明了遙感影像資料能在海圖制圖中發(fā)揮重要的作用,也能減少外業(yè)測量的工作量,能為海圖制圖工作帶來很大的便利,但是筆者在應(yīng)用方法方面研究的不夠透徹。同時(shí),由于筆者相關(guān)知識的欠缺,沒有進(jìn)行研究關(guān)于遙感影像資料在海圖中水域部分的應(yīng)用。今后,筆者將加強(qiáng)對這些方面的研究。本文如有不當(dāng)之處,懇請批評指正。
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