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应用遥感技术测绘大比例尺专题图的方法与实践

更新时间:2009-03-28

0.引言

遥感技术作为一种新兴的探测技术,具有周期短、覆盖范围大、信息量大等特点,已被广泛地应用于测绘、环境和灾害检测、地质调查以及农林牧等领域。其前沿应用领域已拓展到三围重建、室内定位、数据挖掘、SAR雷达影像与数据融合等。随着科学技术的发展以及航空、航天技术的深入,遥感技术运用到测绘大比例尺专题图中,丰富了测绘手段,充分利用遥感信息在测绘制图中发挥更大的作用提供了新的契机。遥感技术获取的丰富地理信息进行信息融合和综合分析,提高了遥感识别分类的精度,从而促成和推动了测绘制图的发展以及遥感与测绘制图的结合。遥感对测绘制图的分析探讨也是对寻求测绘制图未来的发展趋势和方向的重要过程,也是传统测绘制图向现代化的测绘制图转化质的飞跃。

1.应用遥感技术测绘大比例尺专题图的方法

遥感图像主要被用来在测绘中制作正射影像图、测绘地形图和经专业判读后编绘各种比例尺专题图。采用遥感技术测绘大比例尺专题图具有速度快、准确率高等优点,大致把遥感技术分为遥感图像的获取、遥感图像的预处理、遥感图像信息的提取与解译、数据库的建立及专题制图的制作等步骤。

1.1 遥感图像的获取

遥感图像的获取主要是指获取像片的几何特性和物理特性。几何特性指图像的数据信息,是进行数据处理的数据源;物理特性指图像的色调、色彩,是由传感器的本身性能决定的。遥感图像的获取需要借助各种遥感平台上的各种传感器获取各类地物的信息。比如在地面上放置地物波谱仪、分光光度计、辐射计等,可以测定各类地物的波谱特性;高度在100m以上、100km以下,用于各种资源调查、摄影测量、空中侦察的航空平台。目前遥感图像的大部分由卫星(如表1所示)获取。

无线传感器网络中的节点连通度是指网络中节点一跳范围之内能够与其通信的相邻节点的数量与网络中节点总数量二次方的比值,连通度越大,网络中存在的通路就越多,网络的连通性能越好。无线传感器网络中的节点连通度可以描述为:

 

表1 常见遥感卫星

  

通过卫星上装有不同类型的传感器,获取遥感图像各种信息,传感器的性能决定了遥感的能力。正确利用适当的传感器将会提高遥感图像获取数据的速度、质量和准确性。

建国以来,国家地理信息部门和军队测绘部门采用摄影测量手段相继测制了约19,000幅1∶5万地形图,覆盖陆地面积80%左右,2005年完成了全国1∶5万基础地理信息数据库的初始建库。针对现有1∶5万矢量数据现势性不强、要素完整性不够、高分辨率正射影像覆盖面积较小等不足,国家地理信息局2006年启动了全国1∶5万基础地理信息更新工程。根据地形要素与经济建设和人民生活的关系密切程度、使用频率变化率、用户现势性需求率等因素,利用较新的高分辨率航空和卫星影像和新生产的1∶1万矢量数据以及国情数据等,2012年至今我国开展1∶5万数据的动态更新,根据地形数据库的要素内容划分为重点和一般要素,动态更新后重点要素现势性应达到1年以内,一般要素现势性应达到5年以内。同时生产出相应的正射影像数据、DEM和数字制图产品。1∶5万数据的动态更新的实施,大幅度地提高数据现势性和内容的完整性,促进我国大区域作业生产单元划分合理性和正确性,数据库体系进一步完善与发展,将有助于测绘部门向社会提供现势性更强、产品多元、内容更丰富的基础地理信息服务,基础测绘成果更好地保障了国民经济建设和国家安全的服务。

1.2 遥感图像的预处理

遥感图像预处理是充分发挥遥感技术的重要步骤,结果的好坏直接影响后期图像解译的效果及各种专题制图的精度。遥感系统获得的原始图像数据存在不同程度、不同性质的几何形态畸变和辐射量的失真现象。在进行遥感图像解译之前必须对原始的遥感图像进行数字处理。处理方法如下:

1.2.1 遥感图像几何校正

1) 对安全要素的设计和生态意义的考虑不足,多数未能做到濒水景观环境的艺术、技术与安全因素三者的有机统一[14];

遥感图像在成像时,多种因素影响(成像投影方式、地形起伏、地球旋转等)使得遥感图像存在几何变形(位移、旋转、缩放、仿射、弯曲等)。消除这种差异的过程称之为几何校正。几何校正的实质是逐像元地将其图像坐标按一定的精度要求变换到地形图的地理坐标系中,然后再按恰当的抽样方法对像元重新作亮度赋值,其具体流程(如图1所示)。

  

图1 遥感图像几何校正流程图

遥感图像的信息提取及解译是从遥感图像上获取地面物体信息。遥感图像通过像元灰度值的高低差异和空间变化来表示不同属性的地物目标和分布状况,分为两种:一种是目视判读(目视解译),另一种是遥感图像的计算机解译。计算机自动解译技术还不够完善,目前采用目视解译的方法较普遍。

卫星影像多中心投影方式,形成像元相对位置错动(即像点位移),图像不能真实反映地面地物的位置关系,遥感影像正射校正对原始的遥感影像进行正射精校正显得尤其重要。优点是提高地物解译界线的精度;正射影像附带高程信息等。

1.2.3 多源信息融合技术

多源信息数据融合,可针对性地除去无用信息,消除冗余,大幅度减少数据处理量,提高数据处理效率,还可以将海量多源数据中的有用信息集中起来,便于各种信息特征互补,减少识别目标的模糊性和不确定性。通过两者的融合,全色图像的高分辨改善多光谱图像的分辨率,充分利用改善后的多光谱图像中独特特征的精细描述,使融合图像信息更准确。

1.3 遥感图像信息提取及解译

1.2.2 遥感影像正射校正

2.遥感技术测绘大比例尺专题图应用举例

2.1 国家1∶5万地形数据库更新

【评析】在本课的设计中,首先挖掘导数几何意义的知识背景,设置贴近学生实际的坐“过山车”时视线的变化,来帮助学生感性认识在上升或下降与视线的斜率之间的关系;其次借助超级画板,从几何直观来演示递增与递减时,切线斜率符号变化情况;再结合函数单调性定义和导数定义从理性的角度去探索函数单调性和导数正负的关系,让学生从感性到理性去认识和理解函数单调性和导数正负之间本质关系,并归纳总结出一般性结论,真正发展了学生思维能力.

5)行动研究:行动研究是指教师在教育教学实践中基于实际问题解决的需要,与专家合作,将问题发展成研究主题进行系统的研究,以实践中的实践者为主体,以实践者在实践中遇到的问题为课题,在实践中并为了实践,以解决问题为目的的一种研究方法。行动研究泛指的一种研究活动。它既是一种方法技术,也是一种新的科研理念、研究类型。它是一种理论与实践相结合,在与资料收集、合作探讨、自我反省、多方法总结最后解决问题的方法。

2.2 国家西部测图工程

国家西部国土面积约20%地区受恶劣自然环境、装备条件和技术水平的限制,存在着1∶5万地形图的空白,国家地理信息局启动了国家西部测图工程。国家西部测图工程作业区的开展,解决了常规测绘无法解决的难题。2006年至现在填补了1∶5万地形图的空白。随着测绘技术的发展和完善,国家西部测图工程主要采用了航天遥感、航空摄影、地理信息系统、卫星导航定位等最新摄影测量和遥感技术,如数据快速获取、稀少控制点遥感影像地形测量、高分辨率立体测图技术等,解决了国家西部测图的困难,形成了高精度地形测量的技术体系,为国家西部测图工程的顺利实施提供了强有力的技术支撑。

(8)教育用地、住宅用地。

2.3 1∶1万比例尺地形图测制与更新

上个世纪七十年代起,全国各地普遍采用摄影测量手段来测制1∶1万地形图。目前,1∶1万基础地理数据库已成为省级空间数据基础设施的最重要组成部分,各省(市、自治区)测绘部门正致力于综合利用最新航空、航天遥感资料以及有关部门的专业资料,对1∶1万地形数据及动态数据库进行不断更新。数据整体现势性原则上不超过5年。经济发达、应用需求迫切的地区(如铁路、高速公路等)应尽量保持1—3年现势性。条件许可情况下现势性可以进一步提高到1年以内。

3.应用遥感技术测绘大比例尺专题图的实践—遥感土地利用专题制图

专题地图(Thematic Map)指突出而深入地表示一种或几种要素或现象,即集中表示主题内容的地图。根据制图对象多样化:有可见的,也有不可见的;有地表的,也有地下与高空的;从专题内容的表现层次角度上,又可分为现象分布图和分析评价结论图;落实到土地利用信息表达可分为表达土地利用基本情况的土地利用现状图及土地分析评价图(如土地地价图和土地利用相关要素作用分值图等)。分析和表现数据是专题地图的一种强有力的方式,数据的图形化,形象地显示在专题地图上,可以清楚地看到在数据列表中几乎不可能发现的模式和趋势。伴随遥感技术的进步,应用遥感技术制图成为一种新的地图成图概念和方法。遥感技术具有高光谱、高空间分辨率、实时观测、周期短等特点,在土地利用中显示出明显的优势。如根据遥感影像实时性现势性的特点,可以快速及时准确地反映目前土地的利用情况,选用最佳时期的图像能缩短对土地利用调查研究和室内成图的周期,减少费用,尤其对难以考察地区的土地调查有更大的优越性,并参照土地利用分类体系,结合本地区的自然景观特点,合理划分土地利用类型,编制土地利用图。本章主要探讨遥感土地利用专题制图。

3.1 遥感土地利用专题制图流程图

遥感技术进步的同时,也使利用遥感资料编制专题地图成为专题地图编制的主要方法。经过图像处理和专题解译编制专题地图,遥感资料成为主要数据源。遥感专题制图以多种遥感图像为基础,它改变了从大比例尺缩编小比例尺地图的传统程序,可直接绘制小比例尺地图,打破了从图到图的作业过程,还可以将不同分辨率的卫星影像进行地图更新,实现准同步动态制图,摆脱调查、测绘时间不同步的困境。将遥感技术应用于土地利用专题制图,大大丰富了土地利用专题制图信息。利用遥感制图进行土地分类,可以缩短周期、降低成本、减少外业工作量,不同时态的遥感图像,有利于区分土地的属性,对于全国性的土地利用普查十分有益,具体流程(如图2所示)。

  

图2 遥感土地利用专题制图流程图

3.2 测区土地利用现状

测区土地利用现状图是把从遥感影像提取的原始数据经过初步加工整理制作的土地基本信息图。

去片UCVA≤0.8组验配前具有较高的球镜度(P<0.001)、柱镜度(P<0.001)、较长的可视虹膜直径(P<0.001)和眼轴(P<0.001),2组间年龄、眼压、角膜曲率等参数差异无统计学意义。2组儿童的眼部基本特征数据见表1。

本文将测区土地利用制作类型概括为9类:

(1)农业用地。

(2)工业用地。

(3)金融保险用地、医疗卫生用地。

从表6可以看出,2012—2016年青岛市总的就业人数不断增加。2012—2016年青岛市第一产业的就业比重呈现逐年递减趋势,但趋势比较平缓;第二产业的就业人员比重同样呈现逐年递减趋势,其中2013—2014年就业人员比重减少最多;第三产业的就业人员比重在逐年递增,尤其2014年第三产业就业人员的比重增加最大,这是第二产业就业人员大量向第三产业转移的结果。通过分析三次产业就业结构可以看出,2012年青岛市的工业化发展水平属于工业化后期,2013—2016年属于工业化中期。

(4)商业用地、餐饮旅馆业用地以及其他商服用地。

徐上瀛先生言及:“远以神行”,“会远于候之中,则气为之使;达远于候之外,则神为之君”,就是在有节奏的气息与无节奏的意识中,达到“意之所之玄之又玄”的境界。实质上就是在有与无这对范畴中,去领悟远。而当真正“境入希夷”之境时,“非知音未易知”。也就是说,当真正进入远之后,并不是简单的听众就能听懂的,唯有与琴者共同得远之人,方可领略琴曲之玄妙。《道德经·第二十五章》曾言:“强字之曰道,强为之名曰大。大曰逝,逝曰远,远曰反”。而在《道德经·第四十章》也指出“反者道之动也”。换言之,远是道的存在,得远即是得道,追求远就是追求道。

这个表格里说明的是孕妈妈的体重每10周的平均增重量,而且清楚地说明了增重的量是由哪些组成的。比如在20周时孕妈妈可增重约4000克,其中胎儿发育到了300克,胎盘发育到170克,羊水增重了250克,子宫增重了585克,乳房增重了180克,血容量增重了600克,还有就是间质增重了1900克,其中除了间质外其他都是必需的增重。也就是说到20周,孕妈妈体重平均增重约4000克,其中至少要增重3000克,还有1900克是可机动的。

中国高等教育学会秘书学专业委员会公文培训师王燕则结合公文写作新规定,通过结合大量公文写作方面的实例,对函、通知、总结等常用公文文种的用途、分类、结构、行文方向、写作要点等理论知识和实际操作作了精彩讲解。

(6)文体用地、瞻仰景观休闲用地(包含公园、广场、等用地)。

在专题内容、研究区土地利用现状图中,地理要素的内容进行了取舍与概括:在取舍中保留主要的,以图式符号表示的典型点状、线状、面状地物,舍去次要的、不典型的点状、线状或细小面状地物;不是绝对根据地物的尺寸大小来决定取舍,而是考虑地物在地图上的地位和意义来决定。

国家西部测图工程的实施,充分满足了国家西部重大基础设施建设、资源合理开发与利用、生态建设与环境保护,并将为塔里木—额尔齐斯河流域开发和节水农业工程、横断山脉河流水利资源开发、南水北调西线工程、西北干旱地区水利资源规划、西部国省道主干线及乡镇无公路的通达工程、抗电子干扰工程及西部边疆口岸建设等重点工程的开展,为国家西部提供了可靠的测绘保障。

(9)其他项目用地。

(7)城市街区、道路。

3.3 测区专题地图的制作

专题地图的制作是基于现有相关要素(水系、道路、居民地、境界、地貌等)地理底图的基础上增加专题图层来实现的。

测区公园、绿地影响度作用分值图的制作研究区,制作过程如下:

(1)通过软件菜单选择来确定图层的存贮路径、Feature type(选择 Polygon),输入图层名称(公园、绿地影响度)后,对各图层进行进一步设定。

(5)机关团体用地。

(2)制作流程:软件 Legend Editor对话框中,Legend Typ 选 Unique、Value、Values Filed 选Value、Color Schemes选 Bountiful Harvest后,双击Symbol下方的符号然后打开Color Palette对话框,对符号的边框线型、填充样式、颜色(前景色、背景色及外边框颜色)等进行相应的设定后,单击Apply按钮,完成对Legend Editor的设定并应用于专题图层。

(3)色彩上的设计,既具有一定的逻辑顺序性又能正确地表达数量特征、既具有较明显的差别又能互相协调。如Legend Editor对话框所示,本文所设计的色彩,既要符合自然色彩特点又能带有一定象征性的绿色为主色调,根据制图要素的合理性(作用分值的大小),通过色彩的饱和程度调节,颜色由绿色向黄色方向过渡,层次鲜明,图上的内容清晰易读同时,也保证整体图面色彩和谐。

测区专题地图制作方法基于地理底图的基础上完成专题图层的制作过程,一幅完整的专题地图还应有图名、图例、图框等内容。软件Arcview中,地图的这些图面整饰内容可通过在ArcView的窗口,点击“绘图”工具条上的绘图、平面布局设计、插入文本等功能键来完成。为使整个图面符合平衡、美观、协调的原则,制作图面整饰时要将附图与图例都配置在图幅的左侧,图名置于图幅的右上角。

在高校的旅游管理专业进行创新创业教育的开展,其实就是为了使得我国传统教学模式之中对人才培养的弊端加以有效地避免,使得高校实现对创新创业型人才的良好培养,因此这也是对高校实现的一种十分有效的教学改革。因此随着创新创业教育在高校的旅游管理专业之中的开展,已经受到了初步的成效。但是对于一些高校来讲,在教学的资源配备、发展的经费以及师资力量等的很多方面都没有足够的支持力度,使得创新创业教学在旅游管理专业教学过程中的作用很难实现有效的发挥。

以上所述中遥感数据所获得的资料具有十分丰富的专题内容,可用作制图指标的因子也很多。制作的专题地图考虑到获取其他资料数据的可行性,同时也能够在一定程度上体现研究区的区域特色。本文重点选取了公园、绿地影响度为面状制图要素过程,其对道路通达度为线状制图要素、文娱设施为点状制图要素过程不在这里叙述,并将各制图要素定量化后以作用分值表示。

4.结束语

基于遥感技术的研究和实践,遥感技术获取信息量大,其处理手段是人力难以胜任的。例如Landsat卫星的TM影像,一幅覆盖185km×185km地面面积,像元光谱分辨率为28位的图,像元空间分辨率为30m,其数据量约为6000×6000=36Mb,若将6个波段全部送入计算机其数据量为:36Mb×6=216Mb。通过遥感影像进行大比例尺遥感专题制图,具有现势性强、信息丰富、成图和调查周期短、成本低的优势,是目前地图更新、国土资源规划和调查首选的信息数据源,其带来的经济效益十分显著,应用前景也广阔,为提高对这样庞大数据的处理速度,快速发展遥感数字图像技术提供精准和技术保障。

1∶250 000 DLG数据为本次更新的本底资料,为2013年国家下发的1∶250 000 DLG数据。该数据存在时效性上明显已经不符合现在的要求,特别是公路、居民地等要素已经相对滞后。但1∶250 000 DLG数据在水系和道路的图形综合、要素取舍上符合数据规范[1]。

在今后探索研究中,遥感技术将步入一个快捷、及时提供多种对地面观测数据的新阶段,遥感图像的空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率都会有极大地提高。其应用领域随着空间技术发展,尤其是对地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透,将会越来越广泛。

随着RS、GIS技术的快速发展,以及GIS软件制图功能的不断强大,应用RS、GIS技术等科技手段的快速、准确地进行土地利用方面的专题,制图的研究也将会不断地完善和成熟。

参考文献:

【1】王之卓.摄影测量原理[M].测绘出版社,1979.

【2】李树楷,薛永祺.高效三维遥感集成技术系统[M].科学出版社,2001.

【3】孙家抦.遥感原理与应用[M].武汉大学出版社,2009.

【4】王桂晨.基于RS的土地利用专题制图研究[M].硕士论文,2006.

【5】柳强,张根耀.遥感图像的获取方法研究[A].2003.

用SPSS22.0统计学软件分析本文研究中获得的数据,用卡方检验[n(%)]计数资料差异;用t检验(±s)计量资料差异。最后以P<0.05表示统计学意义。

【6】贾永红.数字图像处理[M].武汉大学出版社,2002.

 
马文麒,葛丽,赵翔翔
《经纬天地》 2018年第01期
《经纬天地》2018年第01期文献

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