大比例尺地形圖數(shù)據(jù)更新

摘 要：文章利用IKONOS高分辨率遙感影像，滿足1：2000的地形圖的更新需求，以德陽市部分區(qū)域?yàn)槔龑?duì)其進(jìn)行了大比例尺地形圖數(shù)據(jù)更新的研究，采用的技術(shù)方法是將IKONOS影像信息與已有的矢量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行疊加配準(zhǔn)，對(duì)產(chǎn)生變化的地物利用軟件編輯工具進(jìn)行數(shù)字化更新。結(jié)果表明，更新后的地形圖滿足現(xiàn)勢性的要求，驗(yàn)證了該方法的可行性。

關(guān)鍵詞：IKONOS影像；ArcGIS；地形圖更新

引言

地形圖是國家在建設(shè)發(fā)展中不可或缺的重要資料，可以依據(jù)其獲取大量多種有效信息[1]。文章是基于對(duì)1：2000地形圖的更新，探討研究利用IKONOS的高分辨率遙感影像來更新地形圖的方法和技術(shù)路線等。采用高分辨率遙感影像來對(duì)大比例尺地形圖的數(shù)據(jù)更新在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有非常重要的研究意義。

1 前期準(zhǔn)備與數(shù)據(jù)處理

文章研究需要做的前期準(zhǔn)備包括2011年獲取的1：2000地形圖數(shù)據(jù)、 IKONOS衛(wèi)星遙感影像、圖像處理軟件Photoshop、掃描矢量化軟件R2V、遙感影像處理軟件ENVI、制圖軟件ArcMap等以及搜集并整理更新區(qū)域相關(guān)的資料。

數(shù)據(jù)處理主要運(yùn)用軟件ENVI，同時(shí)結(jié)合ArcMap和Photoshop。

（1）影像預(yù)處理：將遙感影像在PS中進(jìn)行亮度和對(duì)比度的調(diào)整、邊緣增強(qiáng)處理等，通過對(duì)R、G、B的顏色分量增加亮度或者降低亮度相同的值來實(shí)現(xiàn)。

（2）影像融合：利用ENVI，通過HSV變換方法進(jìn)行影像融合。

（3）影像糾正：利用ArcMap軟件中地理配準(zhǔn)工具，通過添加控制點(diǎn)來進(jìn)行校正，需盡可能多添加幾個(gè)控制點(diǎn)，以達(dá)到校正的準(zhǔn)確性。

（4）影像鑲嵌：利用ENVI軟件將兩幅或多幅影像拼在一起，形成一幅完整影像的技術(shù)流程，以確保影像信息的完整性。

（5）影像勻色：利用圖像處理軟件Photoshop，根據(jù)自身的視覺效果調(diào)整影像亮度與對(duì)比度，以達(dá)到勻色的效果。

（6）影像分幅、裁切。利用ArcGIS中Toolbox提供的裁剪工具。

將上述處理好的遙感影像與已經(jīng)進(jìn)行分層矢量化完成的數(shù)字線劃圖（DLG，Digital Line Graphic），在ArcGIS中（也可以在其他的地理信息系統(tǒng)軟件或者是類似于CAD的相關(guān)測圖軟件）進(jìn)行疊加配準(zhǔn)，來判斷各個(gè)地物要素的變化情況，對(duì)其進(jìn)行刪減、新增、修改等操作，此方法便捷直觀而且快速有效，為接下來的大比例尺數(shù)據(jù)更新的具體操作做好前期準(zhǔn)備[2]。如圖1所示，即為遙感影像與矢量信息疊加配準(zhǔn)的部分效果圖，從圖中可以看出來，該地區(qū)發(fā)生的變化比較大，有很多新建的道路以及建筑物等要素。

2 利用IKONOS影像更新1：2000地形圖

地形圖數(shù)據(jù)更新采用的方法是將原始地形圖與遙感影像疊加配準(zhǔn)，判讀地物要素的變化，再利用ArcGIS的編輯工具對(duì)變化的地物進(jìn)行增、刪、減等工作。采用IKONOS遙感影像更新地形圖的技術(shù)流程為圖2所示。

首先搜集整理相關(guān)資料，包括遙感影像數(shù)據(jù)何原始地形圖數(shù)據(jù)的獲??；然后利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并輸出影像；對(duì)1：2000原始地形圖進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)其進(jìn)行破損地方修護(hù)補(bǔ)充等處理，再利用R2V軟件以及ArcMap軟件對(duì)其進(jìn)行分層矢量化，最終形成數(shù)字線劃圖[3]。遙感影像與地形圖處理完成之后，將它們在ArcMap中疊加配準(zhǔn)，判讀地物要素的變化情況，對(duì)它們做分類更新；完成更新之后，需要對(duì)其做外業(yè)檢核以及精度評(píng)定。最后，將更新后的地形圖進(jìn)行圖幅整飾，包括圖例、指北針、比例尺等，使地形圖完整直觀，然后打印輸出并存檔。

在地形圖中，主要變化的地物包括建筑物、道路、水系、植被、注記和屬性[4]。由于遙感影像在獲取時(shí)的氣候條件、位置等客觀因素的影響，建筑物更新有邊界線明顯的建筑物更新和邊界線不明顯的建筑物更新，道路的更新有明顯道路與不明顯道路的更新，水系包括水涯線明顯水體更新和水涯線不明顯水體更新，植被更新包括綠化、耕地和林地的更新[5]。如圖3、圖4分別為建筑物、道路的更新對(duì)比圖。

3 采用IKONOS影像更新1：2000地形圖試驗(yàn)

利用上述對(duì)于1：2000地形圖的更新技術(shù)流程，對(duì)同樣為1：2000比例尺大小的地形圖進(jìn)行更新試驗(yàn)，并驗(yàn)證了上述方法的可行性和便捷性。在完成大比例尺地形圖更新工作之后，為了保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和規(guī)定的精度要求，必須進(jìn)行外業(yè)檢核和精度評(píng)定[6]。為了保證這一工作的合理性、科學(xué)性和合理性，在試驗(yàn)工作區(qū)域選取了20個(gè)分布均勻的檢查點(diǎn)（簡稱CHP），將實(shí)地調(diào)研測繪獲取的檢查點(diǎn)坐標(biāo)信息與更新后的地形圖上相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)信息作對(duì)比，并利用統(tǒng)計(jì)分析得到其精度調(diào)查成果[7]，即為表1所示。

因?yàn)闄z查點(diǎn)的坐標(biāo)誤差是由更新地形圖上的誤差m1以及實(shí)地測繪得到的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)誤差m2構(gòu)成。于是就有：

這兩部分誤差可認(rèn)為是等精度的，則：

這項(xiàng)精度的指標(biāo)足以滿足1：2000地形圖上單點(diǎn)定位絕對(duì)精度的需求（±1.0m）。因此，根據(jù)外業(yè)檢核與精度評(píng)定的工作可以看出該試驗(yàn)結(jié)果滿足各項(xiàng)規(guī)范要求指標(biāo)，達(dá)到預(yù)想的結(jié)果。

4 結(jié)束語

文章利用IKONOS遙感影像，通過疊加配準(zhǔn)，判讀來辨別地物的變化情況，來更新1：2000地形圖。結(jié)果表明，該方法更新大比例尺地形圖，作業(yè)時(shí)間短，影像分辨率高，快速方便，有效經(jīng)濟(jì)，并且能夠滿足用戶的需求，為地形圖更新工作提供了新的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王驚鴻.大比例尺地形圖更新技術(shù)方法研究[J].城市勘測，2009.

[2]謝士杰.南京市大比例尺地形圖的動(dòng)態(tài)更定和維護(hù)研究[J].測繪通報(bào)，2008（4）：34-39.

[3]白婷婷，鄭新奇，楊玲莉.大比例尺地形圖中居民點(diǎn)快速更新方法研究[C].中國自然資源學(xué)會(huì)，2011.

[4]陳瑞霖.利用快鳥衛(wèi)星影像進(jìn)行1：5000地形圖更新技術(shù)探討[J].福建建設(shè)科技，2006.

[5]張文山，王金鐘.利用正射影像圖進(jìn)行大比例尺地形圖快速更新的思考[J].黑龍江科技信息，2007.

[6]李勝.基于QuickBird正射影像更新城市大比例尺地形圖的技術(shù)流程和方法[J].黑龍江科技信息，2008.

[7]V. D. Mishra， J. K. Sharma， K. K. Singh et al.. Assessment of different topographic corrections in AWiFS satellite imagery of Himalaya terrain[J]. Journal of Earth System Science，2009，118（1）.