遙感圖象製圖

在指定的區域內，根據專業的需要，處理和判讀遙感圖象，製作或更新地圖和專題圖的技術。遙感圖象製圖的成果包括：地形圖、各種專題地圖和影象地圖等。遙感是獲取信息資源的一種手段。遙感圖象製圖技術使傳統的地圖製圖學從製圖理論、表示內容、信息提取方法和手段到編制工藝和印刷技術都產生深刻的變革，使之逐漸發展成為現代製圖學的一個分支——遙感製圖學。

基本介紹

• 中文名：遙感圖象製圖
• 外文名：image mapping of remote sensing
• 學科：遙感製圖學
• 成果：地形圖、專題地圖和影象地圖等
• 套用領域：遙感
• 圖像資料來源：航空遙感和航天遙感

遙感圖象資料

航空遙感和航天遙感

航空遙感是指從飛機、飛艇、氣球等(稱航空遙感平台)獲取地面幾何與物理信息。航空遙感平台的高度一般為幾百米至幾十公里，獲取的圖象信息解析度高，幾何保真度較好，信息量豐富，資料回收方便。可根據需要選擇飛行時間、區域和成象比例尺，特別適合於對局部區域的資源和環境進行詳細研究。航天遙感又稱太空遙感或衛星遙感，泛指以太空飛行器為平台的遙感技術。用於地球資源和環境調查的衛星軌道高度一般為幾公里至幾萬公里。航天遙感所取得的圖象資料用於研究大區域的目標，進行動態監測。

遙感圖象資料的種類

遙感資料主要分為圖象資料和非圖象資料兩大類。圖象資料是指以影象形式記錄下來的遙感信息。其形式有黑白正、負透明片和彩色透明片，黑白和彩色象片等。圖象資料又可分為攝影象片和非攝影象片兩大類。其中攝影象片又有常規攝影象片(如可見光黑白象片、彩色象片)和非常規攝影象片(如彩色紅外攝影象片、多波段攝影象片、紫外攝影象片等)之分。非攝影圖象資料包括熱紅外掃描圖象、多波段掃描圖象、微波輻射掃描圖象和雷達圖象等。非圖象數據資料是以數字或圖表形式記錄下來的遙感信息。這種信息通常記錄在磁帶上。

目前，最常用的遙感資料是航空象片和衛星圖象。遙感資料的主要形式是圖象和磁帶，且以圖象資料占絕大部分。圖象信息直觀、逼真，可直接進行目視判讀和量測，套用方便、廣泛。磁帶是數字形式的遙感信息。圖象信系與磁帶數字信息之間可以通過模/數 (A/D)或數/模 (D/A) 相互轉換。

在礦區，套用價值較高的遙感圖象資料為黑白航空象片、彩紅外航空象片、航空熱紅外掃描圖象、微波遙感圖象、衛星遙感圖象。

(1)黑白航空象片。這種象片影象清晰，幾何關係明顯，成本較低，對大中小比例尺成圖和多時相動態監測具有重要作用。

(2) 彩紅外航空象片。它由感紅外 (0.69～0.80μm )、紅 (0.58～ 0.69μm) 和綠 (0.50～0.58μm)三種光的膠片，經攝影、沖洗、曬印等工序而得到(參見彩圖插頁第49頁)。彩紅外象片上的影象顏色，實質上是由地物對紅外光、紅光和綠光三個波段的平均反射特徵決定的。這種象片既有可見光信息，又有近紅外信息，並且由於它不受大氣對藍紫光散射的影響，所以比普通天然彩色象片的顏色鮮艷，色差大。

(3)航空熱紅外掃描圖象。將飛行時記錄的磁帶經掃描系統回放而獲得的黑白模擬圖象，是地物的紅外輻射能量以亮度表示的一種圖象化顯示形式。它主要反映各種地物表面的溫度差異和發射特性，且發射能量的波長主要處於3μm以上的中遠紅外波區，故通稱熱紅外圖象。紅外圖象的不同密度代表不同的輻射等效溫度。正片上暗黑區表示物體的熱輻射較微弱(物體表面溫度較低)，明亮區表示熱輻射較強(物體表面溫度較高)。在礦區套用熱紅外遙感比較有效的方面有：熱污染源、污染區調查，煤堆、矸石山自燃和地表熱源分布監測，地下自燃區域範圍的圈定，地下水資源探查等。

(4)微波遙感圖象。利用微波遙感技術探測物體反射或發射微波能量所形成的圖象。按所用微波遙感器工作方式的不同，分主動式和被動式兩種。主動式微波遙感器能接收遙感器發出的被物體反射回來的回波。其中最重要的是真實孔徑側視雷達和合成孔徑側視雷達。被動式微波遙感器能接收物體自身發射出的微波，如微波輻射計、多通道微波掃描輻射計等。圖象灰度是區分不同目標的主要判讀標誌。通用雷達圖象的工作波段為： Ka波段 (0.8～1.1cm)、X波段 (2.4～3.8cm)和L波段(15.0～30.0cm)。工作波長越長，穿透地表沉積物、沙土、冰雪的能力越強。微波遙感可以全天候工作，對雲層、煙雨、植被、冰雪和沙土有一定的穿透能力，可以獲得近地表以下的信息，不足之處是空間解析度較差，判釋技術較複雜。

(5)衛星遙感圖象。具有波段多、信息量大、能周期性成象等優點，已成為礦區遙感套用的重要輔助信息源或補充信息源，有時可以是主要信息源。目前，利用最多的衛星遙感圖象資料是： 美國陸地衛星Land-sat4、5號的MSS(多光譜掃瞄器)和TM(專題製圖儀) 的數字磁帶，TM的地面解析度為30m; 法國SPOT衛星的HRV(高解析度可見光感測器)多光譜數字磁帶的地面解析度為10～20m。前蘇聯的衛星遙感資料也可利用，其地面解析度可達10～15m和5～6m。中國衛星圖象的地面解析度可達10～15m。

遙感圖象製圖

遙感圖件以其豐富的地面信息、真實的地理內容、現代化的成圖方法和嶄新的地圖形式，使地圖製圖學發展到一個新階段。

種類

可以分為遙感圖象的數字處理與製圖和遙感圖象常規製圖兩大類。前者是以遙感數字圖象為基礎，結合其他地圖資料和地物光譜數據，藉助計算機數字圖象處理硬、軟體系統，進行圖象數字的輻射校正、幾何糾正，影象增強、變換、放大，圖象分類，圖象要素的分析、識別、提取，最後產生新的地圖產品;後者是指利用遙感圖象和數字CCT(計算機兼容磁帶)，藉助計算機和常規方法製圖。圖件種類主要有： 影象地圖、影象鑲嵌圖、地形圖、專題地圖、系列地圖以及用數位化數據建立和更新的地圖庫。

圖象精度和幾何糾正

圖象的幾何精度包括點位精度和重疊精度，以中誤差表示。點位精度是指圖象上的點與實地對應點之間的平麵點位誤差;重疊精度是指同一地區兩幅不同時相或不同光譜段的圖象上同名點之間的重疊誤差。衛星遙感圖象由於空間解析度較低，目前尚不宜用作大、中比例尺成圖，可以用於修測地形圖，特別是提取比較清楚可辨的某些水文、道路、鐵路要素等。

製圖時，為提高圖象的幾何精度，均需對圖象的幾何畸變進行糾正。基本方法有兩種：①模擬幾何糾正，是根據常規光學模擬原理和利用光學機械設備的糾正方法。常用的方法有：控制點糾正、分帶糾正、模擬微分糾正;②數字幾何糾正，是利用電子計算機對圖象數據進行幾何處理的糾正方法，工作過程包括：圖象數位化、建立數學模型作象元幾何糾正和亮度值重新分配。

投影變換

包括空間投影變換和圖象投影變換。(1)空間投影變換。主要採用中心投影、等焦距圓柱投影和多中心(或擬多中心)投影三種方式。衛星與地球是相對運動，新的地球投影概念是以慣性空間定義的。為了精確製圖的需要，必須設計和選擇能適合於地球自轉和衛星軌道成象相互運動的圖象投影。主要的空間投影有：空間斜墨卡托投影(SOM)、空間正形斜圓錐投影 (SOCC) 和衛星軌跡投影 (STP)。SOM投影是目前最好的一種陸地衛星圖象投影。它基本上是連續正形投影，最大變形不超過1/1000。

(2)圖象投影變換。是將衛星圖象原有的投影性質轉換成地圖產品所規定的地圖投影，即解決將地球表面由曲面展開成平面的問題。有常規轉換方法和計算機轉換方法兩種。具體做法與上述幾何糾正方法類似。

編圖技術

編製圖件的種類有影象鑲嵌圖、影象地圖、修編地形圖、專題圖、系列地圖等。

(1)影象鑲嵌圖。這種圖形逼真、直觀，成圖快。主要是彩色紅外影象鑲嵌圖。

(2)影象地圖。以遙感影象為基礎，配合以線畫符號和少量註記。影象地圖綜合了遙感影象和線畫地圖兩者的優點，能客觀地反映地理實體和現象的分布特徵，成圖周期較短。但是，複製工藝複雜，技術要求較高。影象地圖的種類很多。按地圖內容可分為普通影象地圖和專題影象地圖兩大類。此外，還有立體影象地圖、全息影象地圖、數字影象地圖、雷達影象地圖等。利用航空遙感影象編制的大比例尺影象地圖，能滿足各項工程項目規劃設計的需要。在這種影象地圖中，利用正射投影糾正過的象片(簡稱“正射象片”)製作的地圖叫做正射影象地圖。編制影象地圖包括影象原圖的編制和線劃原圖的編制兩部分。其一般工藝過程如下圖所示。也可用專門的儀器設備直接編制。

(3)地形圖修編。利用遙感圖象修正地形圖內容，將有變化的影象內容轉繪到原有地形圖上，以保證地形圖的現勢性，即幾何位置以原有地形圖為準，要素內容以影象為準。影響修編地形圖精度的主要因素有：圖象的幾何精度、判讀精度、轉繪方法和設備條件。

(4)專題地圖。一種突出反映自然和社會某一種或某幾種主題要素或現象的地圖，又稱“主題地圖”。按地圖的內容有：自然地圖、社會經濟地圖和其他專題地圖等，如土地類型圖、土地利用圖、礦區規劃圖、地質構造圖、植被類型圖、大氣污染圖等。專題地圖的編制，除在普通地圖上轉繪有關地理基礎要素和利用其他製圖資料外，遙感信息已成為製作專題地圖的重要資料來源。根據遙感圖象編制專題地圖的關鍵是從圖象中分類、判讀和提取專題要素。用目視和計算機兩種方法。具體編制方法與編圖的目的、用途、資料狀況、設備條件有關，但基本編圖步驟類同。

(5)系列地圖。在某一製圖區域內，根據多種專業的需要，利用遙感圖象按照一定的比例尺和統一的製圖規範，編制能反映製圖區域環境綜合特徵或部門特徵的成套專題地圖。各圖幅之間形成相互關聯和相互協調的地圖系統。系列地圖可以是同一比例尺、但內容不同的成套地圖;也可以是同一內容、不同比例尺的成套地圖。也有同一比例尺、同一內容，而時期不同的成套地圖。