基于卫星遥感影像的地图快速更新技术方法研究

摘要：现势性是地图的主要特征之一，更是地图实用性的基础，如何实现地图的现势性及动态更新是我国地图工作者所面临的一个新课题。本文提出了一种利用卫星遥感影像快速更新地图的技术方法，并用实验证明了采用这种方法的可行性。

关键词：地图现势性；卫星遥感；影像融合；地图更新

Abstract: present situation is one of the main features of the map, it is the practical basis of map, how to achieve the map’s current potential and dynamic updates of map workers in China are facing a new topic. This paper point out a satellite remote sensing images quickly update the map method, and the experiment proved the feasibility of using this method.Key words: maps are now potential; satellite remote sensing; image fusion; map update

中图分类号：P283.49 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）

引言

地形图上的要素分为自然要素和社会经济要素，随着社会经济的飞速发展，地形图中的自然要素变化不大，而社会经济要素却发生了很大的变化。改革开放30多年以来，我国的经济一直处于快速的发展时期，全国各地到处都发生着翻天覆地的变化。这种变化体现在地图上的就是地图上的社会经济要素变化较大，那么如何实现地图的更新与经济发展同步是地图工作者当前面临的难题。需要地图科学工作者研究解决这一较为突出的问题。

1.1居民地变化

居民地是地图上的主要要素，居民地的变化主要体现在居民地平面形状变化：目前随着我国城市化进程的加快，在城市内部和外部的变化巨大，不论是在我国的东部经济发达地区还是在西部经济相对落后地区，这一变化都能亲眼目睹。从城市内部街道的拓宽、建筑物的拔地而起、公园绿地的增加到城市郊区的片片小区崛起，到处都体现着城市居民地的巨大变化。

1.2道路变化

1.2.1公路

公路交通是运输体系的重要组成部分，是国民经济和社会发展的重要基础设施，是地图上表示的重要内容，公路的变化主要表现在以下两个方面：

① 公路总量大幅度增长。1985年底我国的公路总里程为94.24万公里，而了2011年底我国的公路总里程为400万公里。

② 高速公路迅猛发展，2011年我国新增高速公路1.10万公里，截至2011年底我国高速公路总里程达8.5万公里。

1.2.2铁路

目前我国铁路营业里程跃居世界第二,并跨入高速时代,高速铁路里程世界第一,为发展国民经济和提高人民群众生活水平提供了重要保障。2011年年底全国铁路营业里程已经达到9.9万公里。

2.遥感技术的发展为地图的快速更新提供了数据源

卫星遥感技术应用于20世纪70年代。进入21世纪，卫星遥感影像的种类增多，现在高分辨率的卫星遥感影像已应用于数字城市的空间基底建设，因此应用卫星遥感影像更新地图具有广阔的发展空间。

从地图比例尺及地图更新成本考虑，用于地图更新的卫星影像主要有：

2.1 TM卫星影像

TM卫星影像是美国陆地资源Landsat-4,Landsat-5携带的专题成像（TM）传感器接收的多光谱遥感影像，共7个波段，分辨率为30米，每景影像的范围为：185公里×185公里。1999年4月15日Landsat-7号卫星发射成功，该卫星携带了增强型的专题成像（ETM+）传感器,其增加的第8波段分辨率为18.5米。由于TM卫星影像分辨率较低，所以在地图更新当中，主要是利用TM影像进行小比例尺地图的道路更新。

2.2 Spot卫星影像

Spot卫星是由法国空间研究中心设计制造，第一颗Spot卫星于1986年2月发射，以后又陆续发射了3颗，接收的影像其单波段全色影像分辨率为10米，多光谱影像分辨率为20米，每景影像的范围为：60公里×60公里。2002年5月4日又成功的发射了Spot 5号卫星，其影像分辨率可达2.5米，能满足大于1：5万比例尺城市地图更新。

2.3 Ikonos卫星影像

Ikonos卫星是1999年9月美国发射的世界上第一颗商用卫星，接收的卫星影像具有1米分辨率全色影像和4米分辨率的多光谱影像，通过对1米分辨率全色影像和4米分辨率的多光谱影像融合，可以获得1米分辨率的多光谱影像。2000年3月正式商业销售图像，Ikonos卫星影像的商业应用对于数字城市空间基底的建立及大比例尺城市地图的快速更新具有质的飞跃，尤其对比例尺大于1：1万的地图更新提供数据源的支持。

目前，我国自主发射的地球资源卫星（CBERS）3号已经开始接收影像，也将成为国家地图更新的重要数据源。

3.基于卫星遥感影像的地图快速更新技术方法研究

利用卫星遥感影像快速更新地图，是空间信息技术发展的必然。根据地图比例尺不同，采用下述两种技术方案，基于TM,Spot影象的更新方案主要用于小比例尺的地图，基于Ikonos影象的更新方案主要用于较大比例尺的地图。

3.1前期准备

3.1.1收集有关更新地图的最新资料，包括最新出版地图的各种图件、地图所在区域的地形图、通车路线及地名等变更资料。作业时要认真分析资料的现势性、可靠性及权威性。

3.1.2购买该更新地图范围内最新的TM及Spot卫星影象。卫星影像应满足于TM为7个波段的多光谱影像，Spot则为全色影像。

3.1.3系统软件准备：地理信息系统软件arc/info，遥感图象处理软件Erdas，图像处理软件photoshop，制图软件corelDRAW及常用字库等。

3.2地形图纠正

地形图纠正应用遥感图像处理软件Erdas的Data preparation模块完成。选择Data preparation模块中的几何纠正选项，椭球体与地图投影的选择与地形图一致，并导入地形图角点大地坐标，即可完成地形图纠正，形成数字栅格地形图。

3.3卫星遥感影像处理

3.3.1 TM影像的合成：在图像处理软件photoshop中分别打开TM的3、4、5波段影像，利用“通道”中的通道合成功能可以合成为RGB模式的TM影像。

3.3.2 Spot影像纠正：Spot影像纠正是利用纠正后的地形图对其进行纠正。其纠正是在Erdas软件的Data preparation模块进行，控制点键入方式选择影像对影像，在地形图与Spot影像上选择对应的地面控制点，尽量多地选择控制点并均匀的分布整个图面，最后完成Spot影像的纠正。

3.3.3TM影像纠正：TM影像纠正是利用纠正的Spot影像对其进行纠正，方法与Spot影像纠正相同。