基于高分辨率遙感影像的城市大比例尺地形圖更新

王雪姣

摘要：通過對高分辨率遙感影像Quickbird進(jìn)行一系列處理，與研究區(qū)矢量地形圖進(jìn)行疊加，經(jīng)過判讀識別地物的變化，實現(xiàn)對原有地形圖的快速更新。該方法與傳統(tǒng)方法相比，具有快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，是今后大比例尺地形圖更新的發(fā)展必然趨勢。

關(guān)鍵詞：高分辨率遙感影像;Quickbird;大比例尺地形圖;更新

1引言

近年來遙感技術(shù)的發(fā)展十分迅速，隨著遙感數(shù)據(jù)不斷向著高空間分辨率[1]、高光譜分辨率發(fā)展，結(jié)合遙感技術(shù)獲取更新數(shù)據(jù)已經(jīng)成為可能，它能夠及時、快速、客觀、周期性地獲取地表覆蓋信息，并具有較高的數(shù)字精度，為快速成圖和更新地形圖新開辟了新的途徑。

本研究利用Quickbird遙感影像來獲取城市內(nèi)部地物變化信息，對已有的地形圖進(jìn)行補(bǔ)測和修測，通過對遙感影像進(jìn)行融合處理、幾何校正、圖像采樣等處理，總結(jié)利用高分辨率遙感影像更新城市大比例尺地形圖的工藝流程，通過實驗數(shù)據(jù)論證利用高分辨率遙感影像更新城市大比例尺地形圖的可行性[2]。

2遙感影像更新地形圖的技術(shù)流程

首先是對數(shù)據(jù)的預(yù)處理，分別對遙感影像和原始地形圖進(jìn)行處理。遙感數(shù)據(jù)主要是幾何校正、正射校正等;對于原始紙質(zhì)地形圖，要進(jìn)行補(bǔ)修、掃描糾正、生成數(shù)字線劃圖、電子數(shù)據(jù)生成。

3遙感影像的處理

本研究采用的遙感影像源數(shù)據(jù)是Quickbird全色影像（分辨率為0.61m）和多光譜影像（2.44m）。

3.1遙感數(shù)據(jù)的融合

遙感數(shù)據(jù)的融合處理是對不同空間分辨率遙感影像的融合處理，使處理后的遙感影像具有較好的空間分辨率，又具有多光譜信息特征，從而達(dá)到增強(qiáng)圖像的作用。

基于小波與PCA變換的多聚焦圖像融合的算法，首先利用主元分析和離散小波框架變換算法，將圖像分為清晰塊與模糊塊;然后對于清晰塊，直接選取該塊作為融合后的相應(yīng)塊區(qū)域;對于模糊塊，則建立了基于點特征值的像素選取方法，分別從兩幅待融合圖像中選取特征值較大的點作為融合結(jié)果的像素點，從而得到最終的融合結(jié)果圖。

通過對比分析，本文采用基于小波的PCA融合（小波+PCA）的方法，以確保融合后遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量，提高地物信息的豐富度。

3.2幾何校正

幾何校正主要解決像元在不同坐標(biāo)系上的差異，主要表現(xiàn)為位移、旋轉(zhuǎn)、縮放、彎曲等。

遙感影像校正的主要步驟：1、完成模型和投影參數(shù)設(shè)置2、采集地面控制點3、進(jìn)行圖像重采樣（本研究選擇最鄰近像元重采樣法）

3.3正射校正

由于此次研究是城市大比例尺地形圖的更新研究，研究區(qū)內(nèi)地勢平坦，所以采用多項式進(jìn)行影像的幾何糾正就能滿足精度的要求，利用數(shù)字高程模型進(jìn)行正射糾正。

3.4裁剪與拼接

遙感影像圖與更新地區(qū)的范圍可能不吻合，所以根據(jù)更新范圍對影像圖要進(jìn)行裁剪與拼接處理，此項操作在ERDAS9.2軟件中進(jìn)行處理。

4地形圖更新的實現(xiàn)

4.1地形圖的格式處理

先將CAD格式的圖形文件輸出為DXF格式，融合用ERDAS軟件格式變化工具，轉(zhuǎn)化為Coverage格式的圖形文件。

4.2遙感數(shù)據(jù)的格式處理

ERDAS軟件擁有本身的標(biāo)準(zhǔn)格式文件，其處理效率要優(yōu)于其他格式文件，因此需要利用格式轉(zhuǎn)換工具，轉(zhuǎn)化成IMG格式。

4.3數(shù)據(jù)疊加

將柵格影像數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，由于研究采用高分辨率遙感影像Quickbird，分辨率較高，判讀比較容易，通過原始遙感影像與原有的線劃圖比較，可以快速找到地物變化位置，就像屏幕數(shù)字化一樣，直接采集地物特征點坐標(biāo)，交互完成地形圖的內(nèi)業(yè)更新，可以在ERDAS軟件下完成，并與原圖在編碼、規(guī)范上保持一致。

內(nèi)業(yè)測圖完成后，需要進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪，確定地物屬性，同時對被影像圖中陰影、云遮擋無法測繪的部分進(jìn)行勘查和補(bǔ)測，經(jīng)過圖形編輯后形成更新后的地形圖。圖4為更新后的地形圖局部。

在判讀和地形圖更新時要注意，研究區(qū)域是城市，同時又是大比例尺的地形圖更新，所以應(yīng)該著重注意以下信息的更新。

1）建筑物的更新

建筑物是大比例尺地形圖中的主要地物，因此，對于建筑物的更新是地形圖更新工程中一個相當(dāng)重要的部分。

由于研究區(qū)內(nèi)的建筑物多為高層，可能存在過多的邊界線遮掩問題，在遙感影像上對建筑物的識別會有難度，而且由于在遙感影像上很多建筑沒有明顯差別，所以，對于這些地物的判讀必須由外業(yè)調(diào)繪人員到實地調(diào)查完成。

2）道路的更新

由于鐵路以及高速公路的形狀規(guī)則、特征明顯，所以通過遙感影像很容易進(jìn)行判讀。但是對于等級公路、等外公路、大車路等，只能做到大概的判斷，由外業(yè)人員進(jìn)行調(diào)繪處理時再做必要的補(bǔ)充。

3）水系的更新

按形狀劃分，水系大致可以分為二種類型：線型水系（河流、溝渠）和非線性水系（湖泊、池塘）。

4）植被的更新

植被主要包括耕地、林地、草地等，由于研究區(qū)域范圍為城市，因此，對于草地，林地的更新是植被更新的關(guān)鍵。

研究區(qū)域采用的Quickbird遙感影像成像時間為7月份，正值研究地區(qū)植被成長茂盛之際，所以，完全可以從遙感影像上判讀出植被的類型。由于在城市中，綠地多為人工種植，在影像圖上會有明顯的人工堆砌的邊界。林地主要分為防護(hù)林與公園林地，防護(hù)帶主要分布在道路與河流兩旁，剩下的就是公園林地與小區(qū)林地，邊界也是比較明顯。

5結(jié)論

過去的地形圖更新主要依靠傳統(tǒng)測量方法，投入大、周期長、難以適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。

通過研究表明，此種利用高分辨率遙感影像更新城市大比例尺地形圖的方法是可以實現(xiàn)的。即利用高分辨率遙感影像提取地物變化信息，與原有數(shù)字線劃圖疊加、判讀，已達(dá)到更新地物，實現(xiàn)地形圖的更新，是一種實用，快捷和值得推廣的好方法。

參考文獻(xiàn)

[1] ?李德仁，周月琴.攝影測量與遙感概論[M].北京：測繪出版社，2001

[2] ?劉景波，王承志，郭德華.利用Quickbird影像制作1：2000地形圖的探討[J].測繪與空間地理信息，2008，31（2）：111-112

[3] ?陳寶印.多光譜遙感圖像與高分辨率全色圖像融合研究[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，2008.21（4）：40–42.