基于ＲＳ的背景地图制图综合基本要求与方法

夏　江　郭中社

[摘要]RS技术及成果越来越多的为地图制图业所利用。实践中,要求的制图尺度千差万别,而RS数据源的精细度(分辨率)也是多种多样的,根据实践及制图综合理论,论述以RS影像为数据源直接制作背景地图时,进行制图综合的一些基本要求,并总结实际作业的一些方法及应注意的问题。

[关键词]RS制图综合要求方法

中图分类号:K99文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920032-02

RS即遥感,是随着人类航空、航天技术的发展逐渐出现的,近年来更是取得了突飞猛进的进展和应用,做为信息源,它为人类以更广阔的视角审视自己的生存空间提供了全新的平台,基于遥感的特点及地图制图的作用,遥感制图技术应运而生。遥感制图是指利用航空或航天遥感图像资料制作或更新地图的技术。因遥感影像现势性强,可作为新编地形图的重要信息来源。

一般地,以遥感影像为数据源绘制地图有两种方法,其一是利用摄影测量技术,通过野外控制测量和调绘以及室内仪器作业测绘地图,这样得到的地图是完全意义上的地形图,现代航测技术手段可以保证其具有相当高的数学精度;其二,以遥感影像为资料进行计算机矢量化作业,获取一定坐标系统下、可以在某些领域应用的背景地图,目前,这种地图还只具有相对位置意义因而不是真正的地形图,但它制作周期短、现势性高,随着遥感技术的发展,影像分辨率不断提高,在中小比例尺的尺度上越来越广泛地被应用。本文将介绍以遥感影像为数据源的背景地图制作过程中制图综合的基本要求。

一、制图综合的一般原理

传统地图理论认为:制图综合是在编制地图过程中,根据编图的目的,对编图资料和制图对象进行选取和概括,用以反映制图对象的基本特征和内在联系的方法。制图综合的产生,主要由于地图是以缩小的形式表达制图对象的缘故。制图综合的程度受三种基本因素的影响:一是地图的用途,主要决定地图应当表示和着重表示哪些方面的内容;二是地图比例尺,主要决定地图内容表示的详细程度;三是制图区域的地理特点,即应显示本地区地理景观的特点。在这三种因素的影响下,制图综合的实质,就是以科学的抽象形式,通过选取和概括的手段,从大量制图对象中选出较大的或较重要的,而舍去次要的或非本质的地物和现象;去掉轮廓形状的碎部而代之以总的形体特征;缩减分类分级数量,减少制图物体间的差别,并用正确的图形反映制图对象的类型特征和典型特点。

制图综合表现在四个方面:(1)制图对象轮廓(形状)的概括;(2)制图对象数量特征的概括;(3)制图对象质量特征的概括;(4)制图对象的取舍。

二、遥感影像制图综合的一般过程

上面对制图综合的论述,主要考虑的是矢量图形,以遥感影像为数据源的制图综合,其过程相对复杂和特殊,下面给出其一般流程:

明确制图目的、确定比例尺

↓

获取影像

↓

研究制图区域地理景观特征

↓

影像的解译与判读

↓

确定制图综合诸数量质量指标

↓

进行制图综合

遥感影像制图综合流程图

三、遥感影像制图综合的基本要求

遥感影像的制图综合需要统一的指导思想,需要与诸要素相应的综合取舍规则,需要充分利用现有数据资源,还需要不断积累作业经验。各类制图要素虽各有不同要求但基本原理一致,考虑篇幅及说明的方便,根据本类制图目前的主要应用范围及要素的复杂程度,本文主要以居民地的制图统合为例加以说明。

(一)三个原则

1.逐级概括

地图制图比例尺决定要素定位精度、表达内容的详细程度、各要素相互关系的准确程度等。就背景地图的生产而言,合理设计比例尺系列,能够实现“推镜头式”表达现实世界的效果。

另一方面,综合取舍尽可能依地图比例尺逐级进行,如由1万→2.5万→5万→10万……,这样可以有效地避免地理特征变形、要素信息失真。当逐级进行有困难时,也可以跨一级进行。

2.服从地理特征

背景图以居民地为主,居民地有城镇居民地和非城镇居民地之分。前者的地理特征主要呈集中式,这类居民地影像上表现为密集分布,而且有明显的街道将其分成区块,进行制图综合时,可以通过街道或道路网对其进行分区划块,其城市特征即可跃然纸上。而后者主要呈分散式,不但房屋、房屋集团明显稀疏,而且主要依自然地形地物(如山谷、河道、交通线等)排列,其个体间隔、轮廓特征、方位等规律性均比较差,此时的制图综合应以选取和个体扩大为主,一般应杜绝合并。

3.主次有别

该原则是指从制图综合要从主要到次要、从高等级到低等级、从大到小、从整体到局部进行,即行政或技术等级高的、面积大的优先选取,整体上的、主要的地理特征应优先关注并予以重点体现。

根据本原则,居民地取舍时重点考虑下列因素:行政等级、重要程度(如道路两侧、旅游景点附近的居民地)、语义关系(与其他要素具有语义关系的居民地)、位置关系(位于水系、铁路等要素附近的居民地)等。

(二)四种方法

1.选取

选取的方法主要有:资格法,即以制图物体本身的长、宽等几何特征作为指标,大于该指标的物体被选用而小于该指标的物体被舍去;定额法,即规定单位面积内制图物体的个体数量,这种方法可以保证地图具有相当丰富的内容且不致地图因内容过多而失去易读性。

在居民地制图综合中,首先按居民地分布特点划分出稀疏、中密、较密、稠密、极密等不同密度区域,并以居民地个数(分散式)或街区个数(集中式)为单位,确定其选取指标。

2.形状概括

形状概括就是通过删除、合并、分割、夸大等方法实现图形的化简。

删除:制图物体的碎部图形因比例尺的缩小无法清晰表示时应予删除。

合并:因比例尺的缩小,制图物体间隔随之缩小到不能明显区分时,可以采用合并的方法将同类物体的碎部处理成一个。

分割:一味使用合并的方法可能会将集中分布的零散物体变成一个大的整体,实际上歪曲了物体的制图特征,此时可以辅以分割的方法显示物体的分布特征更为合宜。这种方法在概括居民地图形时经常用到。

夸大:为了强调显示制图物体的特征,将一些按指标应删除的碎部给予扩大显示

3.数量特征的概括

制图物体数量特征指的是物体的长度、高度、深度、坡度、密度、面积等具有数量标志的特征。选取和形状概括都可能引起数量标志的变化。例如:舍去小的河流或概括掉河流上的小弯曲引起单位面积内河流长度的变化、等高线图形的概括引起坡度的变化、轮廓概括引起对象面积变化等等。

4.质量特征的概括

用一定的符号系统表达地表物体而形成地图,这本身就是一种质量概括,因为任何一个符号体系都不可能对所有物体分别制定不同符号,而只能是用同一符号表达地面上质量特征比较接近的一类事物。制图物体的分类分级是质量特征概括的主要方法。一个分类分级标准只针对一定比例尺范围适用,当比例尺不断缩小,分级将渐次趋于减少,甚至某一类物体被整体剔除而使分类减少。

(三)两类偏差

1.选取过多

制图物体选取过多不但会增加数据量,影响后工序处理及最终使用,而且影响地图显示清晰度,为制图综合之大忌之一。

2.综合过大

综合过大,既不能真实反映地理区域的特征,还可能遗漏一类要素中地位较重要的物体,显然不尽合理。

四、其他问题

(一)比例尺的选择

成图比例尺的选择受制图目的影响,同时又决定了需要的遥感影像的质量。下表列出了几种卫星影像空间分辨率与成图比例尺的对应关系。

(二)遥感影像的解译与判读

遥感影像的解译与判读是遥感成像的逆过程。指利用图像的影像特征和空间特征,结合多种非遥感信息资料,发现其相关规律,对解译目标进行由此及彼、由表及里、去伪存真的综合分析和逻辑推理的思维过程。

遥感影像解译与判读需要结合相关资料、信息并且充分利用影像本身的特征。影像本身的特征可归纳为:形状、大小、纹理、色调、阴影、位置和关联等七个方面相关资料。其他信息包括遥感图像的分辨率、合成波段、时相、工作区的一般地理知识、地形地貌、气候、行政区划、农时历、物候等。辅助资料也能对解译与判读提供很大帮助。如地形图、土地利用图、不同时期遥感影像等。

与制图综合相类似,遥感影像的解译判读需要相应理论的支持,但更需要长期反复实践以总结经验,需要较好的观察力和理解能力。

五、结束语

将遥感影像应用于各种类地图的编辑制作目前仍处于起步和探索阶段,这方面除传统制图综合理论和遥感影像解译判读技术外,可资借鉴的方法较少,另一方面,本文来源于实际工作,作者水平有限,又限于篇幅有言犹未尽之感,希望业界专家和老师指点。

参考文献:

[1]应申、李霖,制图综合的知识表示,测绘信息与工程,2003.06.

[2]张占睦、芮杰,遥感技术基础,科学出版社,2007.

作者简介:

夏江,女,53岁,工程师,河北省地矿局测绘院制图分院副院长、技术负责,从事测绘工作34年;郭中社,男,46岁,工程师,河北省地矿局测绘院制图分院院长。