大比例尺地形圖數據更新

摘 要：文章利用IKONOS高分辨率遙感影像，滿足1：2000的地形圖的更新需求，以德陽市部分區域為例對其進行了大比例尺地形圖數據更新的研究，采用的技術方法是將IKONOS影像信息與已有的矢量數據信息進行疊加配準，對產生變化的地物利用軟件編輯工具進行數字化更新。結果表明，更新后的地形圖滿足現勢性的要求，驗證了該方法的可行性。

關鍵詞：IKONOS影像；ArcGIS；地形圖更新

引言

地形圖是國家在建設發展中不可或缺的重要資料，可以依據其獲取大量多種有效信息[1]。文章是基于對1：2000地形圖的更新，探討研究利用IKONOS的高分辨率遙感影像來更新地形圖的方法和技術路線等。采用高分辨率遙感影像來對大比例尺地形圖的數據更新在社會經濟發展中具有非常重要的研究意義。

1 前期準備與數據處理

文章研究需要做的前期準備包括2011年獲取的1：2000地形圖數據、 IKONOS衛星遙感影像、圖像處理軟件Photoshop、掃描矢量化軟件R2V、遙感影像處理軟件ENVI、制圖軟件ArcMap等以及搜集并整理更新區域相關的資料。

數據處理主要運用軟件ENVI，同時結合ArcMap和Photoshop。

（1）影像預處理：將遙感影像在PS中進行亮度和對比度的調整、邊緣增強處理等，通過對R、G、B的顏色分量增加亮度或者降低亮度相同的值來實現。

（2）影像融合：利用ENVI，通過HSV變換方法進行影像融合。

（3）影像糾正：利用ArcMap軟件中地理配準工具，通過添加控制點來進行校正，需盡可能多添加幾個控制點，以達到校正的準確性。

（4）影像鑲嵌：利用ENVI軟件將兩幅或多幅影像拼在一起，形成一幅完整影像的技術流程，以確保影像信息的完整性。

（5）影像勻色：利用圖像處理軟件Photoshop，根據自身的視覺效果調整影像亮度與對比度，以達到勻色的效果。

（6）影像分幅、裁切。利用ArcGIS中Toolbox提供的裁剪工具。

將上述處理好的遙感影像與已經進行分層矢量化完成的數字線劃圖（DLG，Digital Line Graphic），在ArcGIS中（也可以在其他的地理信息系統軟件或者是類似于CAD的相關測圖軟件）進行疊加配準，來判斷各個地物要素的變化情況，對其進行刪減、新增、修改等操作，此方法便捷直觀而且快速有效，為接下來的大比例尺數據更新的具體操作做好前期準備[2]。如圖1所示，即為遙感影像與矢量信息疊加配準的部分效果圖，從圖中可以看出來，該地區發生的變化比較大，有很多新建的道路以及建筑物等要素。

2 利用IKONOS影像更新1：2000地形圖

地形圖數據更新采用的方法是將原始地形圖與遙感影像疊加配準，判讀地物要素的變化，再利用ArcGIS的編輯工具對變化的地物進行增、刪、減等工作。采用IKONOS遙感影像更新地形圖的技術流程為圖2所示。

首先搜集整理相關資料，包括遙感影像數據何原始地形圖數據的獲取；然后利用軟件進行數據處理并輸出影像；對1：2000原始地形圖進行預處理，對其進行破損地方修護補充等處理，再利用R2V軟件以及ArcMap軟件對其進行分層矢量化，最終形成數字線劃圖[3]。遙感影像與地形圖處理完成之后，將它們在ArcMap中疊加配準，判讀地物要素的變化情況，對它們做分類更新；完成更新之后，需要對其做外業檢核以及精度評定。最后，將更新后的地形圖進行圖幅整飾，包括圖例、指北針、比例尺等，使地形圖完整直觀，然后打印輸出并存檔。

在地形圖中，主要變化的地物包括建筑物、道路、水系、植被、注記和屬性[4]。由于遙感影像在獲取時的氣候條件、位置等客觀因素的影響，建筑物更新有邊界線明顯的建筑物更新和邊界線不明顯的建筑物更新，道路的更新有明顯道路與不明顯道路的更新，水系包括水涯線明顯水體更新和水涯線不明顯水體更新，植被更新包括綠化、耕地和林地的更新[5]。如圖3、圖4分別為建筑物、道路的更新對比圖。

3 采用IKONOS影像更新1：2000地形圖試驗

利用上述對于1：2000地形圖的更新技術流程，對同樣為1：2000比例尺大小的地形圖進行更新試驗，并驗證了上述方法的可行性和便捷性。在完成大比例尺地形圖更新工作之后，為了保證數據的質量和規定的精度要求，必須進行外業檢核和精度評定[6]。為了保證這一工作的合理性、科學性和合理性，在試驗工作區域選取了20個分布均勻的檢查點（簡稱CHP），將實地調研測繪獲取的檢查點坐標信息與更新后的地形圖上相對應的坐標點信息作對比，并利用統計分析得到其精度調查成果[7]，即為表1所示。

因為檢查點的坐標誤差是由更新地形圖上的誤差m1以及實地測繪得到的對應點的坐標誤差m2構成。于是就有：

這兩部分誤差可認為是等精度的，則：

這項精度的指標足以滿足1：2000地形圖上單點定位絕對精度的需求（±1.0m）。因此，根據外業檢核與精度評定的工作可以看出該試驗結果滿足各項規范要求指標，達到預想的結果。

4 結束語

文章利用IKONOS遙感影像，通過疊加配準，判讀來辨別地物的變化情況，來更新1：2000地形圖。結果表明，該方法更新大比例尺地形圖，作業時間短，影像分辨率高，快速方便，有效經濟，并且能夠滿足用戶的需求，為地形圖更新工作提供了新的經驗。

參考文獻

[1]王驚鴻.大比例尺地形圖更新技術方法研究[J].城市勘測，2009.

[2]謝士杰.南京市大比例尺地形圖的動態更定和維護研究[J].測繪通報，2008（4）：34-39.

[3]白婷婷，鄭新奇，楊玲莉.大比例尺地形圖中居民點快速更新方法研究[C].中國自然資源學會，2011.

[4]陳瑞霖.利用快鳥衛星影像進行1：5000地形圖更新技術探討[J].福建建設科技，2006.

[5]張文山，王金鐘.利用正射影像圖進行大比例尺地形圖快速更新的思考[J].黑龍江科技信息，2007.

[6]李勝.基于QuickBird正射影像更新城市大比例尺地形圖的技術流程和方法[J].黑龍江科技信息，2008.

[7]V. D. Mishra， J. K. Sharma， K. K. Singh et al.. Assessment of different topographic corrections in AWiFS satellite imagery of Himalaya terrain[J]. Journal of Earth System Science，2009，118（1）.