衛(wèi)星遙感影像在數(shù)據(jù)更新中的方法研究

摘要：隨著信息化快速發(fā)展，地形圖的數(shù)字化的進程也在不斷發(fā)展，其在各領(lǐng)域的作用逐漸凸現(xiàn)出來，而原始的地形圖信息，遠遠跟不上社會經(jīng)濟發(fā)展的步伐，地形圖的更新成為我們的首要工作。本文主要以煙臺市的spot5衛(wèi)星影像為信息源，通過運用ERDAS軟件對衛(wèi)星影像進行糾正、增強、配準、融合等一系列處理，結(jié)合AUTOCAD和國產(chǎn)的MPGIS軟件，在ARCVIEW GIS的平臺上，對原始的煙臺地形圖要素進行更新處理，完成對煙臺的1：50000全要素電子地圖制作更新，并對制作過程中關(guān)鍵技術(shù)、方法進行研究和探討。

關(guān)鍵詞：地形圖;SPOT影像;圖像處理

地形圖作為地理地物信息的基本表現(xiàn)形式之一，在經(jīng)濟建設(shè)的過程中發(fā)揮著非常重要的作用。近年來，城市化進程隨之迅猛發(fā)展，城鎮(zhèn)發(fā)生巨大變化。原有的地形圖成圖時間較早，盡管其間也更新過幾次，其內(nèi)容能夠基本詳實的反映當時的地理信息情況，但其已經(jīng)跟不上現(xiàn)在經(jīng)濟發(fā)展的步伐。需要對其及時更新，遙感影像成為中小比例尺的優(yōu)選，本文以法國SPOT5衛(wèi)星影像為數(shù)據(jù)源，對1：5萬比例尺數(shù)據(jù)進行更新，為該理論的研究提供了依據(jù)。

1、研究區(qū)與數(shù)據(jù)

煙臺市地處山東半島中部，位于東經(jīng)119°34′～121°57′，北緯36°16′～38°23′。東連威海，西接濰坊，西南與青島毗鄰，北瀕渤海、黃海，與遼東半島對峙，并與大連隔海相望，共同形成拱衛(wèi)首都北京的海上門戶。最大橫距214千米，最大縱距130千米。全市總面積13745.74平方千米。交通設(shè)施水平發(fā)展迅速，全市公路通車里程達6390.6公里，其中一級公路增87.5公里，高速公路通車里程達368.9公里，實現(xiàn)了市市通有高速公路。

遙感技術(shù)的發(fā)展，空間分辨率不斷提高，為地物要素的快速更新提供了條件。此次的更新工作主要針對居民地、道路等要素進行更新，因此，經(jīng)過綜合考慮我們選用2017年5月份的SPOT 5衛(wèi)星影像作為主要信息源，配合原始的1：50000的地形圖，2013年部分地區(qū)的矢量化地圖，完成對地形圖更新。

2、工作流程和關(guān)鍵技術(shù)

整個更新的工作主要分為6個方面：數(shù)字柵格地形圖的制作、遙感數(shù)據(jù)影像的處理、地形圖的更新、實地勘察、后處理和整飾。在更新的過程中，主要應(yīng)用軟件是美國ERDAS公司的ERDAS IMAGINE軟件和美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）開發(fā)的ArcGIS。前者主要應(yīng)用在對數(shù)字柵格地圖制作的糾正和遙感影像的圖像處理，后者主要在應(yīng)用在地形圖更新制作，其中還應(yīng)用到輔助軟件AUTOCAD和國產(chǎn)的MPGIS軟件，它們主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和地形圖矢量化的過程。整個更新的流程圖如圖2：

影像經(jīng)過增強處理、影像配準、影像融合、幾何糾正等工作，提供基礎(chǔ)正射影像數(shù)據(jù)。

3、地形圖更新制作

3.1 遙感影像地物判讀

1∶50 000 矢量地形數(shù)據(jù)更新主要是對居民地及其附屬物、道路、水系等要素進行更新，工作量大，技術(shù)難度較高，目前還沒有相關(guān)成熟實現(xiàn)自動提取。在實際應(yīng)用中，主要采用目視判讀的方法，為使室內(nèi)影像判讀達到1∶50 000 矢量地形數(shù)據(jù)更新的要求，要充分使用輔助更新資料源，如地形圖和最新出版的分省交通圖冊、鐵路線路圖冊、勘界成果等^[6-7]。

3.2 地形圖要素選取

我們統(tǒng)觀常用的1：50000地形圖，其中包含的要素主要是各類控制點，居民地及其附屬物，交通，水系，地貌，各類地理名稱注記，植被，工礦設(shè)施及獨立地物，管線與垣柵。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市規(guī)模的擴大，變化最大的主要是居民地及其附屬物、交通，其他要素可能發(fā)生局部的變化，甚至不發(fā)生變化。所以我們在更新的過程中，突出側(cè)重點，即針對主要的交通設(shè)施，水系，居民地這三種主要要素進行判讀更新，從而達到對整個地形圖更新的目的。

3.3 地形圖更新

地形圖的更新工作，我們是在ArcGIS這一平臺上完成的。我們將原始的地形圖數(shù)字化后形成DRG，完成對衛(wèi)星影像的糾正，將糾正后的衛(wèi)星影像作為參照，然后將新增變化的地物繪制出來，形成更新后的地形圖。對地形圖的更新過程中，要先對DRG 進行分層矢量化，將各圖層要素按照點狀要素、線狀要素、面狀要素三大類分別提取出來。我們在ArcGIS操作的過程中，每一個矢量層對應(yīng)一個屬性數(shù)據(jù)庫，因而在矢量化的同時可以完成建庫工作。

3.4實地勘察

由于對衛(wèi)星圖像處理的效果的差異，以及在目視解譯過程中判別的差異，需要我們對圖中特殊地區(qū)的地物信息進行實地的調(diào)查。野外調(diào)查與測量是對室內(nèi)解譯的土地利用變更圖進行野外驗證和必要的信息獲取。對于圖中可以明確判讀出的地物，采取抽樣調(diào)查方法進行核實，出現(xiàn)判讀不清的地物則進行實地的調(diào)查，但對于圖中重要的地物信息也進行實地調(diào)查，保證圖中地物信息的準確性，實地勘察后完成地形圖的修改與更正。

4、結(jié)束語

試驗證明，利用SPOT 5 影像快速更新1：50000 地形圖是一種行之有效的方法。SPOT 5 衛(wèi)星影像獲取速度、獲取周期比航空攝影周期明顯縮短且影像間時相接近，便于更新作業(yè)，另外精度可靠。在實施中應(yīng)注意遙感更新資料源的選取、區(qū)域的劃分、影像融合處理等問題，并就影像地物判讀中輔以多光譜影像色彩信息，可大大提高地物提取能力，快速更新數(shù)據(jù)。利用SPOT 5 影像更新1：50 000 地形圖加快了基礎(chǔ)地理信息更新速度，解決了地形數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性問題，有著廣泛的社會效益，同時利用多光譜影像融合并經(jīng)正射糾正建立的正射影像數(shù)據(jù)庫，可作為城市基礎(chǔ)空間信息數(shù)據(jù)的主要組成部分，是目前更新城市1：50000 比例尺地形圖的有效途徑。

參考文獻：

[1] 楊凱.遙感圖像處理原理和方法[M].北京：測繪出版社，1988.

[2] 王祖?zhèn)ィ仄涿?多源遙感數(shù)據(jù)融合及在城市研究中的應(yīng)用[J].測繪通報，2002（3）：65-69.

[3] 孫丹峰.IKONOS 全色與多光譜數(shù)據(jù)融合方法的比較研究[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2002（1）：41 - 45.

[4] 徐克科.基于SPOT5影像的地形圖更新研究[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報，2006，20（2）.

[5] 史照良.利用衛(wèi)星遙感影像資料更新1：5萬地形圖框架要素的探討[J]，江蘇測繪，2000，23（4）.

作者簡介：

劉富民（1969-），男，研究方向：測繪工作、地理信息。

（作者單位：山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊;山東省煙臺市芝罘區(qū)機場路271號）