基于無(wú)人機(jī)影像環(huán)保專題圖符號(hào)信息研究

摘要：目前，成熟的無(wú)人機(jī)遙感業(yè)務(wù)能夠?yàn)橛脩籼峁┣逦雀摺⒖煽慷雀?、時(shí)效性高的信息數(shù)據(jù)。在很大程度上能夠體現(xiàn)比衛(wèi)星、航空遙感更多的優(yōu)越性。地圖是傳輸?shù)乩憝h(huán)境信息的載體。為提高地圖在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的作用，專題圖是很好的解決手段。地圖符號(hào)地圖的基本內(nèi)容，它用形狀、大小、色彩不同的圖形和文字以及多種組合來(lái)表達(dá)豐富的含義。專題地圖符號(hào)是地圖直觀的語(yǔ)言，在制圖過(guò)程中為表達(dá)不同標(biāo)示物，需要定制對(duì)應(yīng)的專題地圖符號(hào)。將專題圖與無(wú)人機(jī)影像數(shù)據(jù)融合具有高可行性的。無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于其彌補(bǔ)了衛(wèi)星遙感、航空遙感的不足。擬以遼寧省已使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行環(huán)評(píng)的項(xiàng)目為例，制定基于無(wú)人機(jī)遙感影像信息分類體系，建立對(duì)應(yīng)的影像數(shù)據(jù)庫(kù)和制圖符號(hào)，期望能為將來(lái)的環(huán)評(píng)工作提供參考和依據(jù)。有利于分類體系的推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：環(huán)境保護(hù)；無(wú)人機(jī)遙感影像；專題圖；地圖符號(hào)

中圖分類號(hào)：P237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

1無(wú)人機(jī)遙感在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

環(huán)境與生活的品質(zhì)有直接的聯(lián)系，環(huán)境保護(hù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目，其對(duì)于水環(huán)境、聲環(huán)境、生態(tài)環(huán)境等的影響必須經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)以確定該項(xiàng)目是否合符法律、法規(guī)的要求。成熟的、完善的無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，在國(guó)土監(jiān)察、氣象遙感等領(lǐng)域就用廣泛。環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，取得令人滿意的效果。對(duì)提高應(yīng)急效率等有著極大助力。及時(shí)快捷的災(zāi)情信息對(duì)于及時(shí)制定救援策略，提高救援效率和質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用[1]。2008年南方出現(xiàn)罕見(jiàn)雨雪冰凍災(zāi)害，在災(zāi)情監(jiān)測(cè)勘查、災(zāi)情評(píng)估、現(xiàn)場(chǎng)救災(zāi)指揮、受災(zāi)面積估算、災(zāi)后重建工作無(wú)人機(jī)遙感都體現(xiàn)了其優(yōu)勢(shì)。2010年郎城、楊永崇等人主要采用三種機(jī)型來(lái)獲取航片，應(yīng)用近兩年航拍的無(wú)人機(jī)遙感影像完成東勝區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。2011年12月遼寧省遼寧環(huán)境與航空應(yīng)用工程中心采用無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)對(duì)遼河流域現(xiàn)狀航拍和遙感監(jiān)測(cè)，影像分辨率為0.1m。遙感監(jiān)測(cè)對(duì)遼河生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀全面評(píng)價(jià)。將無(wú)人機(jī)遙感應(yīng)用在環(huán)保領(lǐng)域遼寧走在了國(guó)內(nèi)的前沿。隨之，2012年遼寧環(huán)境航空應(yīng)用工程中心利用通航研究院研制完成的sy-1型低空無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)，選用高分辨率面陣CCD數(shù)碼相機(jī)作為遙感設(shè)備，對(duì)遼寧省錦州市第二、三污水處理廠進(jìn)行規(guī)劃環(huán)境影像評(píng)價(jià)，通過(guò)遙感目視解譯以及將無(wú)人機(jī)遙感影像作為規(guī)劃底圖，為環(huán)評(píng)工作提供數(shù)據(jù)支持和依據(jù)。將遙感影像與專題圖聯(lián)系起來(lái)是一個(gè)具備實(shí)用價(jià)值的課題。當(dāng)需要對(duì)偏遠(yuǎn)的地區(qū)地形圖作為底圖供保用，精度低或年代久遠(yuǎn)是不能滿足的使用的[2]。多光譜成像儀生成多光譜圖像，提供污染狀況信息的專題圖。另外，無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)生成高分辨率遙感影像甚至還可以辨識(shí)出該區(qū)域內(nèi)不同植被類型的相互替代情況，這樣對(duì)區(qū)域內(nèi)的植物生態(tài)研究也會(huì)起到參考作用[2]。

2 研究對(duì)象概況

地理位置上，丹東港位于遼東半島東部，鴨綠江入海口西岸，南臨黃海，是遼東半島港口群中距離朝鮮半島和日本列島最近的港口[3]。丹東港現(xiàn)有大東港區(qū)（海港）和浪頭港區(qū)（河港）兩個(gè)港區(qū)，共有生產(chǎn)性泊位15個(gè)，其中大東港區(qū)是我國(guó)北方天然不凍良港，共有萬(wàn)噸級(jí)以上泊位10個(gè)，港區(qū)內(nèi)有油品專業(yè)碼頭1座。港口工程分多期進(jìn)行。有部分項(xiàng)目還在處于報(bào)批或未開(kāi)工，對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目環(huán)保管理的手段提出考驗(yàn)。通過(guò)無(wú)人機(jī)拍攝的高清圖片，工作人員在對(duì)圖片進(jìn)行處理后能夠清楚明了地得到該建設(shè)項(xiàng)目的信息，為作出決策提供詳實(shí)、實(shí)時(shí)的佐證。

3無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是無(wú)人駕駛飛行器技術(shù)與遙感技術(shù)的結(jié)合。即自動(dòng)化、可編程飛行與遙測(cè)、遙控、通訊、GPS差分定位的綜合技術(shù)。該系統(tǒng)能快速獲取土地資源和環(huán)境等的空間遙感信息，可為后期處理遙感影像數(shù)據(jù)提供高分辨率的數(shù)據(jù)。其具有成本低、損耗低、高時(shí)效性、可靈活使用等諸多優(yōu)點(diǎn)。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是由空中部分、地面部分組成。其中空中部分由遙感傳感器、遙感空中控制、無(wú)人機(jī)平臺(tái)組成；地面部分由航跡規(guī)劃、無(wú)人機(jī)地面控制以及數(shù)據(jù)接收顯示部分組成。遙感影像覆蓋范圍廣、獲取周期短、相對(duì)于衛(wèi)星與航空遙感受自然條件限制少，能為環(huán)境保護(hù)提供高時(shí)效、高精度的數(shù)據(jù)。相比于普通GOOGLE地形圖，無(wú)人機(jī)遙感影像時(shí)效性更高、分辨率更高、能更準(zhǔn)確反映項(xiàng)目周邊實(shí)際情況。遙感技術(shù)已在建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)中、環(huán)境影響評(píng)價(jià)中、環(huán)保驗(yàn)收中等工作中得到應(yīng)用，并取得了不錯(cuò)的效果。

4信息科學(xué)分類理論研究

《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理辦法》規(guī)定凡從事對(duì)環(huán)境有影響的建設(shè)項(xiàng)目都必須執(zhí)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度和“三同時(shí)”制度。所謂“三同時(shí)”是指“建設(shè)項(xiàng)目需要配套建設(shè)的環(huán)境保護(hù)設(shè)施，必須與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)使用”。同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工是“三同時(shí)”的基礎(chǔ)，同時(shí)投產(chǎn)使用是“三同時(shí)”的關(guān)鍵。港口包括生態(tài)環(huán)境、聲環(huán)境、振動(dòng)環(huán)境、電磁環(huán)境、地表水環(huán)境、環(huán)境空氣、固體廢物污染等，因目前無(wú)人機(jī)遙感載荷能力限制，難以獲取環(huán)境振動(dòng)、聲及電磁環(huán)境等信息。

地圖符號(hào)的基本圖形要素可稱為符號(hào)構(gòu)成元素?；疽蛩兀堑貓D上最小的圖解單元。位置、形狀、色彩、尺寸、網(wǎng)紋、方向和注記構(gòu)成符號(hào)的要素。從結(jié)構(gòu)上看，產(chǎn)生意義的不是符號(hào)本身，而是符號(hào)的組合關(guān)系。因此，歸根結(jié)底，各類關(guān)系和結(jié)構(gòu)落實(shí)在地圖上，體現(xiàn)于點(diǎn)、線、面符號(hào)之中（圖3.1）。一個(gè)專題符號(hào)的意義達(dá)成，核心任務(wù)是要處理語(yǔ)義和語(yǔ)法層的關(guān)系。專題圖中，符號(hào)要素的特性如下表（表3.1）：

針對(duì)符號(hào)形態(tài)與專題圖需求，擬按以下原則分類：

符號(hào)構(gòu)成元素設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則應(yīng)該是，最大限度地利用每個(gè)符號(hào)構(gòu)成元素的最佳表達(dá)效果，尋求科學(xué)的組合模式，能系統(tǒng)、完整、充分地顯示專題要素，并和制圖目的、用途、主題相一致[4，5]。大體上分類可以遵從這可規(guī)則：點(diǎn)、線、面，又通過(guò)其規(guī)則性與否區(qū)分球體、棱錐和棱柱等及曲線、弧線等，還可以通過(guò)方向性箭頭來(lái)表達(dá)動(dòng)態(tài)變化，并且與靜態(tài)變化來(lái)表達(dá)不同態(tài)勢(shì)。而通過(guò)以語(yǔ)言學(xué)來(lái)描述，這些就是構(gòu)成具有語(yǔ)義的符號(hào)。符號(hào)構(gòu)成元素和其所表示的專題要素特征，有了相對(duì)復(fù)雜的關(guān)系，基本可以通過(guò)模糊理論來(lái)對(duì)他們進(jìn)行組合，而不是是明確的邏輯關(guān)系。

簡(jiǎn)單的分類應(yīng)滿足幾個(gè)原則：科學(xué)性原則、重要性原則、直觀性原則。即應(yīng)遵循環(huán)保專題地圖相應(yīng)規(guī)定，各工程屬性信息定義明確，能夠體現(xiàn)相應(yīng)環(huán)保措施要求，其解譯數(shù)據(jù)庫(kù)、符號(hào)表達(dá)依據(jù)相關(guān)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，具有科學(xué)依據(jù)。對(duì)你信息應(yīng)選取具有代表性、最為重要的指標(biāo)，舍棄影響小的指標(biāo)，保證最大程度地反映工程環(huán)保信息。提取的屬性應(yīng)是在現(xiàn)有技術(shù)條件下，能夠在無(wú)人機(jī)影像上獲取的信息，能對(duì)建設(shè)項(xiàng)目工程做出客觀、公正的評(píng)價(jià)。

5 港口項(xiàng)目科學(xué)分類研究

在數(shù)據(jù)符號(hào)化的過(guò)程中，對(duì)符號(hào)進(jìn)行分類、規(guī)范是因不同需求而變。在環(huán)保專題圖中針對(duì)對(duì)像不同，可以通過(guò)形狀（可借鑒現(xiàn)有圖例、符號(hào)設(shè)計(jì)方法、經(jīng)驗(yàn)）、顏色不同，來(lái)表達(dá)對(duì)像的要素。首先，以顏色不同來(lái)表達(dá)項(xiàng)目工程的建設(shè)情況。這樣有利于對(duì)其進(jìn)行環(huán)境保護(hù)管理。如下表：

確定制圖符號(hào)及對(duì)應(yīng)對(duì)像關(guān)系，定下分類規(guī)則。包含了多種屬性的符號(hào)是為分類符號(hào)。分組符號(hào)利用不同形狀、大小、顏色、圖案可以表達(dá)符號(hào)對(duì)應(yīng)對(duì)像的多種狀態(tài)。這種分類的表示方法能夠反映出要素的數(shù)量或者質(zhì)量的差異。重要的是對(duì)地理信息的決策作用提供了支持。將符號(hào)入庫(kù)以便于以后使用。

6結(jié)語(yǔ)

規(guī)范的專題圖地圖符號(hào)是專題圖能有效地得到應(yīng)用基礎(chǔ)。其直觀性與數(shù)字化既便于認(rèn)知，也便于統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)一的圖式符號(hào)也使得專題制圖數(shù)字化、規(guī)范化地快速發(fā)展，為環(huán)保事業(yè)增一分力。

參考文獻(xiàn)

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