基于高分辨率遥感影像的城市大比例尺地形图更新

王雪姣

摘要：通过对高分辨率遥感影像Quickbird进行一系列处理，与研究区矢量地形图进行叠加，经过判读识别地物的变化，实现对原有地形图的快速更新。该方法与传统方法相比，具有快速、准确、经济等优势，是今后大比例尺地形图更新的发展必然趋势。

关键词：高分辨率遥感影像;Quickbird;大比例尺地形图;更新

1引言

近年来遥感技术的发展十分迅速，随着遥感数据不断向着高空间分辨率[1]、高光谱分辨率发展，结合遥感技术获取更新数据已经成为可能，它能够及时、快速、客观、周期性地获取地表覆盖信息，并具有较高的数字精度，为快速成图和更新地形图新开辟了新的途径。

本研究利用Quickbird遥感影像来获取城市内部地物变化信息，对已有的地形图进行补测和修测，通过对遥感影像进行融合处理、几何校正、图像采样等处理，总结利用高分辨率遥感影像更新城市大比例尺地形图的工艺流程，通过实验数据论证利用高分辨率遥感影像更新城市大比例尺地形图的可行性[2]。

2遥感影像更新地形图的技术流程

首先是对数据的预处理，分别对遥感影像和原始地形图进行处理。遥感数据主要是几何校正、正射校正等;对于原始纸质地形图，要进行补修、扫描纠正、生成数字线划图、电子数据生成。

3遥感影像的处理

本研究采用的遥感影像源数据是Quickbird全色影像（分辨率为0.61m）和多光谱影像（2.44m）。

3.1遥感数据的融合

遥感数据的融合处理是对不同空间分辨率遥感影像的融合处理，使处理后的遥感影像具有较好的空间分辨率，又具有多光谱信息特征，从而达到增强图像的作用。

基于小波与PCA变换的多聚焦图像融合的算法，首先利用主元分析和离散小波框架变换算法，将图像分为清晰块与模糊块;然后对于清晰块，直接选取该块作为融合后的相应块区域;对于模糊块，则建立了基于点特征值的像素选取方法，分别从两幅待融合图像中选取特征值较大的点作为融合结果的像素点，从而得到最终的融合结果图。

通过对比分析，本文采用基于小波的PCA融合（小波+PCA）的方法，以确保融合后遥感数据的质量，提高地物信息的丰富度。

3.2几何校正

几何校正主要解决像元在不同坐标系上的差异，主要表现为位移、旋转、缩放、弯曲等。

遥感影像校正的主要步骤：1、完成模型和投影参数设置2、采集地面控制点3、进行图像重采样（本研究选择最邻近像元重采样法）

3.3正射校正

由于此次研究是城市大比例尺地形图的更新研究，研究区内地势平坦，所以采用多项式进行影像的几何纠正就能满足精度的要求，利用数字高程模型进行正射纠正。

3.4裁剪与拼接

遥感影像图与更新地区的范围可能不吻合，所以根据更新范围对影像图要进行裁剪与拼接处理，此项操作在ERDAS9.2软件中进行处理。

4地形图更新的实现

4.1地形图的格式处理

先将CAD格式的图形文件输出为DXF格式，融合用ERDAS软件格式变化工具，转化为Coverage格式的图形文件。

4.2遥感数据的格式处理

ERDAS软件拥有本身的标准格式文件，其处理效率要优于其他格式文件，因此需要利用格式转换工具，转化成IMG格式。

4.3数据叠加

将栅格影像数据与矢量数据进行叠加，由于研究采用高分辨率遥感影像Quickbird，分辨率较高，判读比较容易，通过原始遥感影像与原有的线划图比较，可以快速找到地物变化位置，就像屏幕数字化一样，直接采集地物特征点坐标，交互完成地形图的内业更新，可以在ERDAS软件下完成，并与原图在编码、规范上保持一致。

内业测图完成后，需要进行外业调绘，确定地物属性，同时对被影像图中阴影、云遮挡无法测绘的部分进行勘查和补测，经过图形编辑后形成更新后的地形图。图4为更新后的地形图局部。

在判读和地形图更新时要注意，研究区域是城市，同时又是大比例尺的地形图更新，所以应该着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图中的主要地物，因此，对于建筑物的更新是地形图更新工程中一个相当重要的部分。

由于研究区内的建筑物多为高层，可能存在过多的边界线遮掩问题，在遥感影像上对建筑物的识别会有难度，而且由于在遥感影像上很多建筑没有明显差别，所以，对于这些地物的判读必须由外业调绘人员到实地调查完成。

2）道路的更新

由于鐵路以及高速公路的形状规则、特征明显，所以通过遥感影像很容易进行判读。但是对于等级公路、等外公路、大车路等，只能做到大概的判断，由外业人员进行调绘处理时再做必要的补充。

3）水系的更新

按形状划分，水系大致可以分为二种类型：线型水系（河流、沟渠）和非线性水系（湖泊、池塘）。

4）植被的更新

植被主要包括耕地、林地、草地等，由于研究区域范围为城市，因此，对于草地，林地的更新是植被更新的关键。

研究区域采用的Quickbird遥感影像成像时间为7月份，正值研究地区植被成长茂盛之际，所以，完全可以从遥感影像上判读出植被的类型。由于在城市中，绿地多为人工种植，在影像图上会有明显的人工堆砌的边界。林地主要分为防护林与公园林地，防护带主要分布在道路与河流两旁，剩下的就是公园林地与小区林地，边界也是比较明显。

5结论

过去的地形图更新主要依靠传统测量方法，投入大、周期长、难以适应当前经济快速发展的需要。

通过研究表明，此种利用高分辨率遥感影像更新城市大比例尺地形图的方法是可以实现的。即利用高分辨率遥感影像提取地物变化信息，与原有数字线划图叠加、判读，已达到更新地物，实现地形图的更新，是一种实用，快捷和值得推广的好方法。

参考文献

[1]  李德仁，周月琴.摄影测量与遥感概论[M].北京：测绘出版社，2001

[2]  刘景波，王承志，郭德华.利用Quickbird影像制作1：2000地形图的探讨[J].测绘与空间地理信息，2008，31（2）：111-112

[3]  陈宝印.多光谱遥感图像与高分辨率全色图像融合研究[J].电脑开发与应用，2008.21（4）：40–42.