基于ＲＳ的背景地圖制圖綜合基本要求與方法

夏　江　郭中社

[摘要]RS技術(shù)及成果越來越多的為地圖制圖業(yè)所利用。實(shí)踐中,要求的制圖尺度千差萬別,而RS數(shù)據(jù)源的精細(xì)度(分辨率)也是多種多樣的,根據(jù)實(shí)踐及制圖綜合理論,論述以RS影像為數(shù)據(jù)源直接制作背景地圖時(shí),進(jìn)行制圖綜合的一些基本要求,并總結(jié)實(shí)際作業(yè)的一些方法及應(yīng)注意的問題。

[關(guān)鍵詞]RS制圖綜合要求方法

中圖分類號(hào):K99文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0920032-02

RS即遙感,是隨著人類航空、航天技術(shù)的發(fā)展逐漸出現(xiàn)的,近年來更是取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展和應(yīng)用,做為信息源,它為人類以更廣闊的視角審視自己的生存空間提供了全新的平臺(tái),基于遙感的特點(diǎn)及地圖制圖的作用,遙感制圖技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。遙感制圖是指利用航空或航天遙感圖像資料制作或更新地圖的技術(shù)。因遙感影像現(xiàn)勢性強(qiáng),可作為新編地形圖的重要信息來源。

一般地,以遙感影像為數(shù)據(jù)源繪制地圖有兩種方法,其一是利用攝影測量技術(shù),通過野外控制測量和調(diào)繪以及室內(nèi)儀器作業(yè)測繪地圖,這樣得到的地圖是完全意義上的地形圖,現(xiàn)代航測技術(shù)手段可以保證其具有相當(dāng)高的數(shù)學(xué)精度;其二,以遙感影像為資料進(jìn)行計(jì)算機(jī)矢量化作業(yè),獲取一定坐標(biāo)系統(tǒng)下、可以在某些領(lǐng)域應(yīng)用的背景地圖,目前,這種地圖還只具有相對位置意義因而不是真正的地形圖,但它制作周期短、現(xiàn)勢性高,隨著遙感技術(shù)的發(fā)展,影像分辨率不斷提高,在中小比例尺的尺度上越來越廣泛地被應(yīng)用。本文將介紹以遙感影像為數(shù)據(jù)源的背景地圖制作過程中制圖綜合的基本要求。

一、制圖綜合的一般原理

傳統(tǒng)地圖理論認(rèn)為:制圖綜合是在編制地圖過程中,根據(jù)編圖的目的,對編圖資料和制圖對象進(jìn)行選取和概括,用以反映制圖對象的基本特征和內(nèi)在聯(lián)系的方法。制圖綜合的產(chǎn)生,主要由于地圖是以縮小的形式表達(dá)制圖對象的緣故。制圖綜合的程度受三種基本因素的影響:一是地圖的用途,主要決定地圖應(yīng)當(dāng)表示和著重表示哪些方面的內(nèi)容;二是地圖比例尺,主要決定地圖內(nèi)容表示的詳細(xì)程度;三是制圖區(qū)域的地理特點(diǎn),即應(yīng)顯示本地區(qū)地理景觀的特點(diǎn)。在這三種因素的影響下,制圖綜合的實(shí)質(zhì),就是以科學(xué)的抽象形式,通過選取和概括的手段,從大量制圖對象中選出較大的或較重要的,而舍去次要的或非本質(zhì)的地物和現(xiàn)象;去掉輪廓形狀的碎部而代之以總的形體特征;縮減分類分級(jí)數(shù)量,減少制圖物體間的差別,并用正確的圖形反映制圖對象的類型特征和典型特點(diǎn)。

制圖綜合表現(xiàn)在四個(gè)方面:(1)制圖對象輪廓(形狀)的概括;(2)制圖對象數(shù)量特征的概括;(3)制圖對象質(zhì)量特征的概括;(4)制圖對象的取舍。

二、遙感影像制圖綜合的一般過程

上面對制圖綜合的論述,主要考慮的是矢量圖形,以遙感影像為數(shù)據(jù)源的制圖綜合,其過程相對復(fù)雜和特殊,下面給出其一般流程:

明確制圖目的、確定比例尺

↓

獲取影像

↓

研究制圖區(qū)域地理景觀特征

↓

影像的解譯與判讀

↓

確定制圖綜合諸數(shù)量質(zhì)量指標(biāo)

↓

進(jìn)行制圖綜合

遙感影像制圖綜合流程圖

三、遙感影像制圖綜合的基本要求

遙感影像的制圖綜合需要統(tǒng)一的指導(dǎo)思想,需要與諸要素相應(yīng)的綜合取舍規(guī)則,需要充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源,還需要不斷積累作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。各類制圖要素雖各有不同要求但基本原理一致,考慮篇幅及說明的方便,根據(jù)本類制圖目前的主要應(yīng)用范圍及要素的復(fù)雜程度,本文主要以居民地的制圖統(tǒng)合為例加以說明。

(一)三個(gè)原則

1.逐級(jí)概括

地圖制圖比例尺決定要素定位精度、表達(dá)內(nèi)容的詳細(xì)程度、各要素相互關(guān)系的準(zhǔn)確程度等。就背景地圖的生產(chǎn)而言,合理設(shè)計(jì)比例尺系列,能夠?qū)崿F(xiàn)“推鏡頭式”表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的效果。

另一方面,綜合取舍盡可能依地圖比例尺逐級(jí)進(jìn)行,如由1萬→2.5萬→5萬→10萬……,這樣可以有效地避免地理特征變形、要素信息失真。當(dāng)逐級(jí)進(jìn)行有困難時(shí),也可以跨一級(jí)進(jìn)行。

2.服從地理特征

背景圖以居民地為主,居民地有城鎮(zhèn)居民地和非城鎮(zhèn)居民地之分。前者的地理特征主要呈集中式,這類居民地影像上表現(xiàn)為密集分布,而且有明顯的街道將其分成區(qū)塊,進(jìn)行制圖綜合時(shí),可以通過街道或道路網(wǎng)對其進(jìn)行分區(qū)劃塊,其城市特征即可躍然紙上。而后者主要呈分散式,不但房屋、房屋集團(tuán)明顯稀疏,而且主要依自然地形地物(如山谷、河道、交通線等)排列,其個(gè)體間隔、輪廓特征、方位等規(guī)律性均比較差,此時(shí)的制圖綜合應(yīng)以選取和個(gè)體擴(kuò)大為主,一般應(yīng)杜絕合并。

3.主次有別

該原則是指從制圖綜合要從主要到次要、從高等級(jí)到低等級(jí)、從大到小、從整體到局部進(jìn)行,即行政或技術(shù)等級(jí)高的、面積大的優(yōu)先選取,整體上的、主要的地理特征應(yīng)優(yōu)先關(guān)注并予以重點(diǎn)體現(xiàn)。

根據(jù)本原則,居民地取舍時(shí)重點(diǎn)考慮下列因素:行政等級(jí)、重要程度(如道路兩側(cè)、旅游景點(diǎn)附近的居民地)、語義關(guān)系(與其他要素具有語義關(guān)系的居民地)、位置關(guān)系(位于水系、鐵路等要素附近的居民地)等。

(二)四種方法

1.選取

選取的方法主要有:資格法,即以制圖物體本身的長、寬等幾何特征作為指標(biāo),大于該指標(biāo)的物體被選用而小于該指標(biāo)的物體被舍去;定額法,即規(guī)定單位面積內(nèi)制圖物體的個(gè)體數(shù)量,這種方法可以保證地圖具有相當(dāng)豐富的內(nèi)容且不致地圖因內(nèi)容過多而失去易讀性。

在居民地制圖綜合中,首先按居民地分布特點(diǎn)劃分出稀疏、中密、較密、稠密、極密等不同密度區(qū)域,并以居民地個(gè)數(shù)(分散式)或街區(qū)個(gè)數(shù)(集中式)為單位,確定其選取指標(biāo)。

2.形狀概括

形狀概括就是通過刪除、合并、分割、夸大等方法實(shí)現(xiàn)圖形的化簡。

刪除:制圖物體的碎部圖形因比例尺的縮小無法清晰表示時(shí)應(yīng)予刪除。

合并:因比例尺的縮小,制圖物體間隔隨之縮小到不能明顯區(qū)分時(shí),可以采用合并的方法將同類物體的碎部處理成一個(gè)。

分割:一味使用合并的方法可能會(huì)將集中分布的零散物體變成一個(gè)大的整體,實(shí)際上歪曲了物體的制圖特征,此時(shí)可以輔以分割的方法顯示物體的分布特征更為合宜。這種方法在概括居民地圖形時(shí)經(jīng)常用到。

夸大:為了強(qiáng)調(diào)顯示制圖物體的特征,將一些按指標(biāo)應(yīng)刪除的碎部給予擴(kuò)大顯示

3.數(shù)量特征的概括

制圖物體數(shù)量特征指的是物體的長度、高度、深度、坡度、密度、面積等具有數(shù)量標(biāo)志的特征。選取和形狀概括都可能引起數(shù)量標(biāo)志的變化。例如:舍去小的河流或概括掉河流上的小彎曲引起單位面積內(nèi)河流長度的變化、等高線圖形的概括引起坡度的變化、輪廓概括引起對象面積變化等等。

4.質(zhì)量特征的概括

用一定的符號(hào)系統(tǒng)表達(dá)地表物體而形成地圖,這本身就是一種質(zhì)量概括,因?yàn)槿魏我粋€(gè)符號(hào)體系都不可能對所有物體分別制定不同符號(hào),而只能是用同一符號(hào)表達(dá)地面上質(zhì)量特征比較接近的一類事物。制圖物體的分類分級(jí)是質(zhì)量特征概括的主要方法。一個(gè)分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)只針對一定比例尺范圍適用,當(dāng)比例尺不斷縮小,分級(jí)將漸次趨于減少,甚至某一類物體被整體剔除而使分類減少。

(三)兩類偏差

1.選取過多

制圖物體選取過多不但會(huì)增加數(shù)據(jù)量,影響后工序處理及最終使用,而且影響地圖顯示清晰度,為制圖綜合之大忌之一。

2.綜合過大

綜合過大,既不能真實(shí)反映地理區(qū)域的特征,還可能遺漏一類要素中地位較重要的物體,顯然不盡合理。

四、其他問題

(一)比例尺的選擇

成圖比例尺的選擇受制圖目的影響,同時(shí)又決定了需要的遙感影像的質(zhì)量。下表列出了幾種衛(wèi)星影像空間分辨率與成圖比例尺的對應(yīng)關(guān)系。

(二)遙感影像的解譯與判讀

遙感影像的解譯與判讀是遙感成像的逆過程。指利用圖像的影像特征和空間特征,結(jié)合多種非遙感信息資料,發(fā)現(xiàn)其相關(guān)規(guī)律,對解譯目標(biāo)進(jìn)行由此及彼、由表及里、去偽存真的綜合分析和邏輯推理的思維過程。

遙感影像解譯與判讀需要結(jié)合相關(guān)資料、信息并且充分利用影像本身的特征。影像本身的特征可歸納為:形狀、大小、紋理、色調(diào)、陰影、位置和關(guān)聯(lián)等七個(gè)方面相關(guān)資料。其他信息包括遙感圖像的分辨率、合成波段、時(shí)相、工作區(qū)的一般地理知識(shí)、地形地貌、氣候、行政區(qū)劃、農(nóng)時(shí)歷、物候等。輔助資料也能對解譯與判讀提供很大幫助。如地形圖、土地利用圖、不同時(shí)期遙感影像等。

與制圖綜合相類似,遙感影像的解譯判讀需要相應(yīng)理論的支持,但更需要長期反復(fù)實(shí)踐以總結(jié)經(jīng)驗(yàn),需要較好的觀察力和理解能力。

五、結(jié)束語

將遙感影像應(yīng)用于各種類地圖的編輯制作目前仍處于起步和探索階段,這方面除傳統(tǒng)制圖綜合理論和遙感影像解譯判讀技術(shù)外,可資借鑒的方法較少,另一方面,本文來源于實(shí)際工作,作者水平有限,又限于篇幅有言猶未盡之感,希望業(yè)界專家和老師指點(diǎn)。

參考文獻(xiàn):

[1]應(yīng)申、李霖,制圖綜合的知識(shí)表示,測繪信息與工程,2003.06.

[2]張占睦、芮杰,遙感技術(shù)基礎(chǔ),科學(xué)出版社,2007.

作者簡介:

夏江,女,53歲,工程師,河北省地礦局測繪院制圖分院副院長、技術(shù)負(fù)責(zé),從事測繪工作34年;郭中社,男,46歲,工程師,河北省地礦局測繪院制圖分院院長。