卫星遥感影像在电子地图骨架要素更新中的应用
陆宇荣
（广西基础地理信息中心 广西南宁 530023）

【摘　要】　在我国经济建设飞速发展的今天，中、小比例尺的地图急需更新，本文介绍卫星遥感数据图像的选择、处理、及其在电子地图更新中的应用和更新要点，展望卫星遥感影像在电子地图更新中的前景。
【关键词】　卫星遥感影像 分辨率 比例尺 更新要点

　　一、前言
　　中、小比例尺的地图是国家经济建设、社会发展和国家安全必不可少的地理信息，是国家重要的战略性信息资源，对于规划和设计是非常重要的，但现势性差的地图却很难发挥它应有的作用。在发展中国家和地区，这些比例尺的地形图通常都会过时，在我国经济建设飞速发展的今天，二、三十年前的地形图已不能满足规划和设计的需要，及时地修编和更新这类地图，建立定期更新的地理数据库，以及衍生各类最新时相的专题图是迫切需要解决的问题。
　　航空摄影测量在测绘界已有长久的历史，在工艺流程、规模化生产和成熟的技术手段上有较大的优势。航天遥感能够进行连续的、全天候的工作，其影像提供周期短、影像范围大、影像纠正时间短，是航空摄影测量无法与之相比的。从实时性、准确性、成图周期上来说，卫星影像比航空影像更适合于大范围、大规模地更新地图数据。
　　笔者最近几年曾利用于SPOT影像融合的TM影像更新了1：25万地形数据库、利用SPOT影像更新了南宁市1：5万地形数据、利用QuickBird影像更新玉林市、梧州市等城市的1：5000城区电子地图的骨架要素，对于利用卫星遥感影像更新电子地图有了一定的工作实践，现就该更新模式及工作中的遇到的问题和注意事项总结如下。
　　二、卫星遥感影像数据源的选择
　　2.1 分辨率和价格
　　如今可购买的卫星遥感影像数据选择性较大，常用的卫星遥感影像编程数据分辨率、价格、起订面积如下表所示：

　　2.2 分辨率与地图比例尺对应关系
　　即遥感影像空间分辨率和电子地图比例尺的对应关系。在实际工作中，我们需要考虑的问题是：选用何种分辨率的卫星影像来更新多大比例尺的地图数据？用QUICKBIRD影像更新1：25万电子地图或用SPOT4影像更新1：5000电子地图都不是明智的选择：分辨率越高，则购买卫星影像的经费较高，影像处理的时间也越长；分辨率太低，则不能保证更新要素的精度。实际选择时可参照地形图地物点的平面位置精度结合卫星影像的纠正精度（一般小于2个像素），选择相应分辨率的卫星影像（如下表所示）。

　　三、卫星遥感影像处理
　　3.1 卫星遥感影像纠正
　　卫星影像须经过纠正后才能与矢量数据套合进行更新。一般情况下，购买到的卫星影像数据都经过了仪器误差改正，消除了由于传感器本身产生的畸变。在应用过程中，用户需要采集地面控制点进行几何纠正，消除由于太阳高度角、大气的吸收、散射、遥感平台的速度、姿态变化、传感器、地形起伏等引起的畸变，提高影像定位精度。

　　可以使用精度较高的GPS进行实地采集控制点，对QUICKBIRD卫星图像进行精纠正，如果影像所处地区覆盖有大比例尺的地形图数据，也可从大比例尺的地形图数据读取。控制点的选取应尽量选择低矮、固定不变、易于判读的地物，控制点的分布应尽量做到均匀分布，并同步量测多余控制点检查影像纠正精度。采集好图像纠正控制点后，使用专业的图像处理软件根据提供商提供的RPC参数、控制点、地形数据进行纠正。纠正完成后，要用检查点检查纠正精度，符合要求后才能用于数据更新。
　　3.2 波段融合
　　购买的全色影像数据是灰度数据，不利于判读，需要于多光谱波段数据合成或融合之后，才能形成彩色的图像，丰富判读信息，增加判读的准确度。
　　四、利用卫星影像数据更新电子地图骨架要素
　　4.1 工艺流程设计

图1 利用卫星遥感影像更新电子地图流程图

　　4.2 地物判读和更新要点
　　结合近几年的工作经验，利用卫星影像更新电子地图应注意以下几个方面：
　　（1）大比例尺的地图数据的建筑物要素更新中，要注意消除由于成像角度与高差对建筑物像点产生的位移和变形，如图1所示，P点的像点本应在 ，由于高差投影成像在 点，在作业时应将其平移至 。如图2中应将紫色建筑物范围线平移至黄线位置：

图1 高差引起的像点位移	图2 高差引起的像点位移2

　　（2）要注意更新后地物的相关位置关系，特别是在小比例尺地图更新中，要注意避免更新后的地图要素与现实地物的相关位置关系矛盾。常见的有道路更新后与居民地相关位置错误：现实中的居民点A在道路的东边，用影像更新道路后居民点A“跑到”道路的西边。
　　（3）要注意协调地物关系。如新增的大型水库与原有的等高线或道路可能存在不协调，等高线或道路落水时要修改等高线或道路的走向使两者关系协调。
　　（4）河流等水系要素受季节影像较大，在实际更新时应注意因季节不同水位不同引起的水涯线变化情况，如果影像上的流域中心线与矢量数据的流域中心线基本一致，可以认为由于季节不同水位不同引起的水涯线变化，在这种情况下可不更新河流。如果影像上的流域中心线与矢量数据的流域中心线偏差较大（大于图上0.5毫米），可认为河流已经改道，应该更新河流。
　　（5）影像只能确定要素的平面位置和几何形状，要素的属性需通过其他资料确认。
　　（6）山高林密地区，由于林木对道路路面的遮挡，无法直接判读道路中心线，如果配合GPS量测路网效果更好。
　　（7）地形、地名、行政区划等要素无法从影像判读是否有变化，需结合其他资料如1：5万地名数据库、勘界资料等进行更新。
　　五、结束语
　　利用卫星遥感影像更新电子地图骨架要素，虽然该方法也存在某些不足，需要用其他方式进行补充，局部范围更新的成本仍然大于常规更新方法。但它在更新周期上、反映要素变化的客观性上，有常规更新方法不能与之相比的优势。随着技术的发展，将有更多的对地观测卫星升空，影像分辨率不断提高的同时影像购买成本有望下降，卫星遥感影像将成为电子地图更新的主角。

参 考 文 献
[1] 梅安心、彭望录等，《遥感导论》，高等教育出版社2001年7月第一版
[2] 钟仕全、石剑龙，《高分辨率卫星图像数据处理方法及其应用》，2004年全区遥感协会论文集
[3] http://www.spotimage.com.cn/.北京视宝卫星图像有限公司