正文:
一.引言
宜昌作为湖北省省域副中心城市, 发展速度快, 社会发展和经济建设各部门对于现势性强和信息丰富的地图及专题地图有着越来越强烈的需求。依据地形图编制的地图表现形式单一, 而且数据在时间上的统一性和现势性也难以保证。影像资料本身可以作为地图产品使用, 也可以弥补非影像资料的不足, 挖掘出其他信息, 有着非影像地图无法替代的优势。过去我们经常采用航空摄影的方式获取影像数据, 由于周期长、成本高、影像处理也较为繁琐, 加上宜昌地形高差大、植被密集、空域条件严格, 在短期内完成大面积航空摄影困难很大。
卫星影像数据具有直观可靠、覆盖面积大、获取周期短、不受环境限制、几何纠正过程简单等特点。近年来卫星影像的获取更加方便快捷、分辨率的进一步提高、成本大幅降低、可选择性越来越多, 在地图编制上的运用越来越广泛。
二.卫星影像准备
(一) 区域范围
以宜昌市城区为中心向外延伸, 包括宜昌市西陵区、伍家岗区、点军区、猇亭区整个区域、白洋工业园区、夷陵区以及宜昌城区周边部分区域, 总覆盖面积约为6000平方公里。
(二) 卫星影像的选取
按照使用需求, 影像分辨率为1米左右, 影像获取时间以最新的为宜。兼顾影像的分辨率及价格, 我们选取了两种比较适合的卫星影像。
分辨率为1米的高分二号卫星影像, 在区域目标内跨越6景, 分布在2015年至2016年6个不同时间, 时间间隔较大, 影像获取有季节性差别。
SPOT卫星影像分辨率为1.5米, 跨越两景, 分别为2016年9月22日SPOT7和2016年9月2日SPOT6, 两景影像时间上非常接近, 最终选取SPOT影像作为数据源。
(三) 卫星影像质量及技术规格
此次选取的两景SPOT卫星影像技术规格参见表1。可见影像质量较好, 云层覆盖少。
(四) 卫星影像预处理
原始的SPOT卫星影像数据, 需要进行几何纠正、影像融合、影像镶嵌以及匀光调色等预处理。其中, 几何纠正是利用星历参数确定少量对应的地面点空间坐标的方法进行影像坐标纠正, 影像融合的目的是使高分辨率的全色影像与低空间分辨率的多光谱遥感影像进行融合, 使影像具有高分辨率特性, 也保留丰富的光谱信息[1,2]。最终得到覆盖完整、目标地物清晰的卫星影像。
三.地图编制实例
(一) 编图资料准备
宜昌市城区图编制范围以宜昌市集中建设区约400平方公里的范围为中心外扩, 总覆盖面积约800平方公里。需要准备的资料除了卫星影像以外, 还有地形图数据、宜昌市行政区划图、最新的规划路网资料、老版地图资料、最新的地名地址录、自然地理名称、企事业单位名称等标注信息, 以及编制专题地图时需要的其他数据资料。
(二) 多源数据几何配准
卫星影像数据采用WGS84椭球参数、UTM投影方式, 而宜昌地形图和路网等资料是以地方54坐标系为基准, 需要对卫星影像数据进行几何配准。将卫星影像与地形图数据库中的数据进行比对, 寻找4个分布均匀、位置准确的房角点作为同名点进行平差解算, 对影像进行几何配准。同名点坐标统计及残差见表2。
单位:m
(三) 多源数据的套合
经过几何配准以后, 将卫星影像与宜昌市路网、地形图数据、行政区划界线等数据源套合显示, 方便后期提取所需的地理位置信息和属性信息。从图1、图2可以看出, 卫星影像与地形图及路网资料套合效果很好。
(四) 卫星影像判读解译
通过地物的位置、形状、大小、颜色、纹理等特性, 根据经验或某些解译标识判别出地物的位置信息及部分属性信息, 如水系、桥梁、铁路和城市道路等的位置、建筑物、居民地位置及分布、城市中的绿地、植被覆盖区的位置和分布等, 带运动场的学校、大型的居民地及工业设施等的位置及属性信息也可以通过影像判读解译出来。
(五) 卫星影像变化检测
利用卫星影像对于新建房屋、新建道路、拆迁改造区等变化信息检测, 在影像地图中提取变化信息, 需要实地测量的区域用相应符号标注。
四.符号化制图
(一) 多源数据分层导入
将地形图、路网、行政区划界线等面状数据进行线化处理, 并按照制图要求对数据进行分层导入, 转化为专业制图软件Corel Draw可以识别的数据格式。如道路数据可分划分为高速铁路、铁路、高速公路、国道、省道、城市主干道、城市次干道、城市巷道、规划道路等;水系分为河流、水库、鱼塘等;界线可分为县市界线、镇区界线、村界线等。在Corel Draw平台中, 根据制图的要求兼顾合理性和美观性对各分层数据进行综合取舍。
(二) 影像数据信息提取和标注
根据高分辨率卫星影像, 在判别出水系、道路、房屋等的位置信息的基础上, 对地形图数据库以及规划路网资料等多源数据进行错误排查、现势性核实、以及数据补充, 将修改和添加的地物及信息符号化表示, 并标注出有疑问的注记信息作为实地调查的依据。
(三) 信息点提取
根据旧版地图、网络资料以及其他资料进行信息点提取, 普通地图提取的主要信息点包括:政府、学校、医院、机场、火车站、客运站、码头、公园、企事业单位、酒店、商圈、小区、地标性建筑等等, 专题地图则需要根据其他专题信息进行信息点的补充, 如楼盘标注、交通信号灯标注等等。
信息点根据内容进行分层和取舍, 取舍原则是:根据地图的用途和比例尺从主到次, 重要的信息点必须提取, 次要信息点按照图面的稀疏程度来定, 最终使图面整体标注清晰、均匀, 并且不丢失重要信息。对于不确定的信息点必须进行实地调查。
(四) 符号化表示
完成多源数据的分层导入、信息识别和提取之后, 按照地图标准画法, 依据不同类型的地图, 进行制图符号库的设计, 将分层分类后的数据和附加信息进行符号化表示, 并按照中华人民共和国公开地图内容表示和地图编制出版的相关规定对地图进行脱密等处理。图3是宜昌市城区影像地图和宜昌市城区地图的局部表示。
(五) 地图出版流程
按照上级测绘行政主管部门的要求以及地图审批程序, 在地图编制之前, 先登记备案, 在完成后打印样图并申请审图, 上级测绘行政主管部门按照地图审核管理办法和其他相关规定进行地图形式、内容、和表示方法的审核, 审理通过后核发审图号。
五.结束语
高分辨率卫星影像兼具了分辨率高、现势性强、单景影像跨度大、影像处理方便快捷等优点, 对于编制市级各类地图方便实用, 近年来很多城市都开始利用卫星影像编辑影像地图集。在城市建设发展中, 的应用越来越广泛, 信息挖掘也越来越深入。卫星影像已经逐渐成为监测城市扩展、土地执法监察、地籍变更、土地督察、政府决策、城市规划等工作不可获取的重要手段, 基于卫星遥感影像的城市要素提取也得到了广泛的研究。
据用图单位和社会各界的反馈, 基于本文阐述的方法编制的宜昌市多种地图产品 (包括宜昌市中心城区影像地图、宜昌市主城区影像地图、宜昌市城区地图、宜昌镇区级影像地图和其他多种专题地图等) 在改善宜昌市布局和城市规划、了解土地利用的变化趋势、健全用地管理体制、方便信息查询和检索、完善旅游服务、发挥区域资源优势等方便都得到了很好的应用, 为宜昌创造一个经济发达、布局合理、环境优美的城市作出了贡献。
摘要：鉴于遥感影像的优点, 将高分辨率卫星遥感影像与地形图、规划路网等地理信息配准, 基于其光谱信息对居民地、道路、水系、绿地等城市要素进行变化检测和信息提取, 已经成为编制和更新城市地图高效实用的手段。本文以宜昌城区为例, 阐述了利用卫星遥感影像编制城市地图的方法。实践证明, 这些地图产品在城市交通、建筑物、公共设施及绿地等规划中得到了广泛应用, 也在经济建设、环境资源保护及改善民生等方面起到了促进作用。
关键词：高分辨率,遥感影像,地图编制,城市规划
参考文献
[1] 王乐, 牛雪峰, 王明常.遥感影像融合技术方法研究[J].测绘通报, 2011 (1) :6-8.
[2] 郭蕾, 杨冀红, 史良树, 战鹰, 赵冬玲, 张超, 孙家波, 季佳佳.SPOT6遥感图像融合方法比较研究[J].国土资源遥感, 2014, 26 (4) :71-77.
[3] 于欣.关于现代城市影像地图集编制的探讨[J].测绘与空间地理信息, 2014, 37 (12) :216-217.
[4] 阚明哲, 李薇, 刘建国.高分辨率卫星遥感技术在城市规划管理领域的应用概述[J].测绘与空间地理信息, 2012, 35 (Z) :100-102.
[5] 胡志超, 张鸿儒.基于高分辨率遥感影像的城市规划违法监管系统的研究[J].城市勘测, 2015, (2) :19-23.
[6] 张勇, 谷正气, 刘水长, 罗伦, 李程.基于高分辨率遥感影像的城市群交通路网监测技术研究[J].遥感技术与应用, 2015, 30 (1) :76-81.
[7] 丁磊, 张保明, 郭海涛, 卢俊.矢量数据辅助的高分辨率遥感影像道路自动提取[J].遥感学报, 2017, 21 (1) :84-95.
[8] 安文, 杨俊峰, 赵羲, 史玉龙.高分辨率遥感影像的建筑物自动提取[J].测绘科学, 2014, 39 (11) :80-84.
[9] 周绍光, 孙金彦, 凡莉, 向晶, 陈超.高分辨率遥感影像的建筑物轮廓信息提取方法[J].国土资源遥感, 2015, 27 (3) :52-58.