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技術及成果越來越多的為地圖制圖業所利用。實踐中,要求的制圖尺度千差萬別,而RS數據源的精細度(分辨率)也是多種多樣的,根據實踐及制圖綜合理論,論述以RS影像為數據源直接制作背景地圖時,進行制圖綜合的一些基本要求,并總結實際作業的一些方法及應注意的問題。

[關鍵詞]RS制圖綜合要求方法

中圖分類號:K99文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920032-02

RS即遙感,是隨著人類航空、航天技術的發展逐漸出現的,近年來更是取得了突飛猛進的進展和應用,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,基于遙感的特點及地圖制圖的作用,遙感制圖技術應運而生。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。因遙感影像現勢性強,可作為新編地形圖的重要信息來源。

一般地,以遙感影像為數據源繪制地圖有兩種方法,其一是利用攝影測量技術,通過野外控制測量和調繪以及室內儀器作業測繪地圖,這樣得到的地圖是完全意義上的地形圖,現代航測技術手段可以保證其具有相當高的數學精度;其二,以遙感影像為資料進行計算機矢量化作業,獲取一定坐標系統下、可以在某些領域應用的背景地圖,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、現勢性高,隨著遙感技術的發展,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用。本文將介紹以遙感影像為數據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

傳統地圖理論認為:制圖綜合是在編制地圖過程中,根據編圖的目的,對編圖資料和制圖對象進行選取和概括,用以反映制圖對象的基本特征和內在聯系的方法。制圖綜合的產生,主要由于地圖是以縮小的形式表達制圖對象的緣故。制圖綜合的程度受三種基本因素的影響:一是地圖的用途,主要決定地圖應當表示和著重表示哪些方面的內容;二是地圖比例尺,主要決定地圖內容表示的詳細程度;三是制圖區域的地理特點,即應顯示本地區地理景觀的特點。在這三種因素的影響下,制圖綜合的實質,就是以科學的抽象形式,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的地物和現象;去掉輪廓形狀的碎部而代之以總的形體特征;縮減分類分級數量,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。

制圖綜合表現在四個方面:(1)制圖對象輪廓(形狀)的概括;(2)制圖對象數量特征的概括;(3)制圖對象質量特征的概括;(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,以遙感影像為數據源的制圖綜合,其過程相對復雜和特殊,下面給出其一般流程:

明確制圖目的、確定比例尺

↓

獲取影像

↓

研究制圖區域地理景觀特征

↓

影像的解譯與判讀

↓

確定制圖綜合諸數量質量指標

↓

進行制圖綜合

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一的指導思想,需要與諸要素相應的綜合取舍規則,需要充分利用現有數據資源,還需要不斷積累作業經驗。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,根據本類制圖目前的主要應用范圍及要素的復雜程度,本文主要以居民地的制圖統合為例加以說明。

(一)三個原則

1.逐級概括

地圖制圖比例尺決定要素定位精度、表達內容的詳細程度、各要素相互關系的準確程度等。就背景地圖的生產而言,合理設計比例尺系列,能夠實現“推鏡頭式”表達現實世界的效果。

另一方面,綜合取舍盡可能依地圖比例尺逐級進行,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。當逐級進行有困難時,也可以跨一級進行。

2.服從地理特征

背景圖以居民地為主,居民地有城鎮居民地和非城鎮居民地之分。前者的地理特征主要呈集中式,這類居民地影像上表現為密集分布,而且有明顯的街道將其分成區塊,進行制圖綜合時,可以通過街道或道路網對其進行分區劃塊,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,其個體間隔、輪廓特征、方位等規律性均比較差,此時的制圖綜合應以選取和個體擴大為主,一般應杜絕合并。

3.主次有別

該原則是指從制圖綜合要從主要到次要、從高等級到低等級、從大到小、從整體到局部進行,即行政或技術等級高的、面積大的優先選取,整體上的、主要的地理特征應優先關注并予以重點體現。

根據本原則,居民地取舍時重點考慮下列因素:行政等級、重要程度(如道路兩側、旅游景點附近的居民地)、語義關系(與其他要素具有語義關系的居民地)、位置關系(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,大于該指標的物體被選用而小于該指標的物體被舍去;定額法,即規定單位面積內制圖物體的個體數量,這種方法可以保證地圖具有相當豐富的內容且不致地圖因內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劃分出稀疏、中密、較密、稠密、極密等不同密度區域,并以居民地個數(分散式)或街區個數(集中式)為單位,確定其選取指標。

2.形狀概括

形狀概括就是通過刪除、合并、分割、夸大等方法實現圖形的化簡。

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應予刪除。

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分時,可以采用合并的方法將同類物體的碎部處理成一個。

分割:一味使用合并的方法可能會將集中分布的零散物體變成一個大的整體,實際上歪曲了物體的制圖特征,此時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經常用到。

夸大:為了強調顯示制圖物體的特征,將一些按指標應刪除的碎部給予擴大顯示

3.數量特征的概括

制圖物體數量特征指的是物體的長度、高度、深度、坡度、密度、面積等具有數量標志的特征。選取和形狀概括都可能引起數量標志的變化。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.質量特征的概括

用一定的符號系統表達地表物體而形成地圖,這本身就是一種質量概括,因為任何一個符號體系都不可能對所有物體分別制定不同符號,而只能是用同一符號表達地面上質量特征比較接近的一類事物。制圖物體的分類分級是質量特征概括的主要方法。一個分類分級標準只針對一定比例尺范圍適用,當比例尺不斷縮小,分級將漸次趨于減少,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增加數據量,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,既不能真實反映地理區域的特征,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,同時又決定了需要的遙感影像的質量。下表列出了幾種衛星影像空間分辨率與成圖比例尺的對應關系。

(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,結合多種非遙感信息資料,發現其相關規律,對解譯目標進行由此及彼、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合相關資料、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、陰影、位置和關聯等七個方面相關資料。其他信息包括遙感圖像的分辨率、合成波段、時相、工作區的一般地理知識、地形地貌、氣候、行政區劃、農時歷、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理論的支持,但更需要長期反復實踐以總結經驗,需要較好的觀察力和理解能力。

五、結束語

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

參考文獻:

[1]應申、李霖,制圖綜合的知識表示,測繪信息與工程,2003.06.

[2]張占睦、芮杰,遙感技術基礎,科學出版社,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、技術負責,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。