第六章 遥感制图

表6-2 不同规模的环境特征对地面分辨率的要求
遥感图像的空间分辨率与地图比例尺有密切关系： 空间分辨率越高（像元对应的地面尺寸愈小）、图像 可放大的倍数越大，地图的成图比例尺也越大。 图像需要放大是倍数，应以能否继续提供更多的 有用信息为标志。根据这一指标所确定的最大放大倍 数，称为这种图像的放大极限。
6.1.2 遥感的特点及其应用领域
遥感技术经过几十年时间，就迅速发展成为一种应用范围极 广的综合性的探测技术，其根本原因在于它所提供的信息大 大扩大了人们的视野范围和感知能力。 遥感信息的主要特点可以概括为以下几个方面： （1）宏观性和综合性 从航空或航天飞行器所获得的遥感 影像，可真实、客观地观察到更加广阔的地域空间和地物。 了解其分布特征、相互联系和规律。 （2）多波段性 遥感仪器以可见光到微波的各个不同波段 去探测和记录信息，远远超出了人们肉眼所能感受的波谱范 围。 （3）多时相性 遥感卫星以比较短的时间间隔，对地球表 面进行重复探测，因此可以得到同一地区的多时相信息。
§6.1 遥感概述 6.1.1 遥感的概念与分类
遥感（Remote Sensing），它的含义就是遥远的感知，即通 过非直接接触目标的方式，而能获取被探测目标的信息，并 能通过识别与分类，了解该目标的质量、数量、空间分布及 其动态变化的有关特征。 遥感技术是指从地面到高空对地球和天体进行观测的各种综 合技术总称，由遥感平台、传感仪器、信息接收、处理、应 用等部分组成。 遥感平台主要有飞机、人造卫星和载人飞船。
3、波普分辨率与波段选择
波普分辨率，是由传感器所使用的波段数目，也就是选 择的通道数，以及波段的波长和宽度所决定。 各遥感器波普分辨率在设计时，都是有针对性的，多波 段的传感器提供了空间环境不同的信息。以TM为例： TM1蓝波段：对叶绿素和夜色素浓度敏感，用于区分土壤 与植被、落叶林与针叶林、近海水域制图。 TM2绿波段：对无病害植物叶绿素反射敏感 TM3红波段：对叶绿素吸收敏感，用于区分植物种类。 TM4近红外波段：对无病害植物近红外反射敏感，用于生 物量测定及水域判别。 TM5中红外波段：对植物含水量和云的不同反射敏感，可 判断含水量和雪、云。 TM6远红外波段：作温度图，植物热强度测量。
2、遥感图像的增强处理
在进行遥感图像判读之前，要进行图像增强处理，包括 光学图像增强处理和数字图像增强处理。 光学图像增强处理主要是为了加大不同地物影像的密度差。 常用的方法有假彩色合成、等密度分割、图像相关掩膜。 数字图像增强处理的主要特点是借助计算机来加大图像的密 度差，常用的方法有反差增强、边缘增强、空间滤波等。
传感仪器由可见光、红外、紫外摄像机，红外、多谱段 扫描仪，微波辐射、散射计，侧视雷达，专题成像仪， 成像光谱仪等，并且在不断向多谱段、多极化高分辨率 和微型化方向发展。 各种传感仪器将记录到的数字或图像信息，通过校正、 变换分解、组合等光学图像处理或数字图像处理后，以 胶片、图像或数字磁带等方式提供给用户。 用户在进行分析判读或在地理信息系统和专家系统支持 下，制成专题地图或统计图表，为资源与环境的调查和 动态监测，以及军事侦察等提供信息服务。
表6-1 主要卫星数据
2、空间分辨率及制图比例尺的选择
空间分辨率即地面分辨率，指遥感仪器所能分辨的最小 目标的实地尺寸，也就是遥感图像上一个像元所对应地面范 围的大小。例如Landsat-TM的一个像元，对应的地面范围是 30m*30m。 由于遥感制图是利用遥感图像来提取专题制图信息的， 因此在选择遥感图像空间分辨率时要考虑以下两点要素： （1）判读目标的最小尺寸； （2）地图成图比例尺。 所谓判读目标就是专题制图的制图对象，对空间不同规 模的制图对象的判读与识别，在遥感图像的空间分辨率方面 都有相应的要求，如表6-2所示。
§6.2.3 遥感图像的专题信息提取
1.目视判读 是用肉眼或借助简单判读仪器，运用各种判读标志，观察 遥感图像的各种影像特征和差异，经过综合分析，最终提 取出判读结论。 （1）常用方法 有直接判定法、对比分析法和逻辑推理法 直接判定法，是通过色调、形态、组合特征等直接判读标 志，判定和识别地物。 对比分析法是采用不同波段、不同时相的遥感图像，各种 地物的波普测试数据，及其他有关的地面调查资料，进行 对比分析，将原来不易区分的地物区别开来。 逻辑推理法，是专业判读人员利用专业知识和实践经验， 应用地学规律进行相关分析，将潜在专题信息提取出来。 （2）工作程序 包括判读前的准备工作，建立判读标志， 室内判读及野外验证。
§6.4.2 图像分类 提高计算机遥感数据的专题分类精度，是遥感制图研究 的主要问题之一。所用的方法有很多种，这儿介绍2种基本方 法。 1、统计模式识别
（1）主成分变换 是对图像实行的线性变换。 （2）缨帽变换 是对图像的又一种线性变换。 （3）最大似然判别 属于监督分类，依据遥感数据的统计特征， 假定各类别的函数呈正态分布，按正态分布规律用最大似然判别规 则处理，得到较高正确率的分类结果。 （4）最小距离判别 在有先验知识的前提下，用特征空间中训 练样本的均值位置作聚类中心，比较分类的对象，距离哪个类别最 近，就判为哪一类。
§6.2.1遥感制图的信息源
编制地图，必须要有空间数据，也就是地图的信息源，而遥 感信息的判读与制图的目的，就是要从遥感图像上将经过概 括化了的地面信息提取出来，并将其典型特征用地图符号表 示在二维平面上，以供人们去认识和识别图上所显示的离散 化、特征化了的信息。
1、主要信息源
截至目前世界各国已经发射的遥感卫星有数十种之多，例 如美国的陆地卫星（Landsat）、气象卫星(NOAA)、海洋卫 星(Seasat)，法国的SPOT卫星，日本的MOS卫星、JERS卫 星、ADES卫星，欧空局的ERS卫星和印度的IRS卫星等。 我国目前经常使用的信息源主要有美国的Landsat-TM、 NOAA-AVHRR和法国的SPOT-HRV，如表6-1所示。
§6.3.2 卫星影像图的产生和编制
卫星影像镶嵌图一般由光学图像处理产生，而卫星影像图和卫星影 像地图可以使用微机或工作站，配合图像处理系统生成。
卫星影像图的产生和编制过程如图7-2所示。
图6-2 影像图的生成
§6.4 从影像生成专题地图
§6.4.1 概述 从遥感影像产生专题地图，分为目视解译的专题制图和 计算机辅助专题制图两种方法 1、目视解释的专题地图
（1）影像预处理 包括遥感数据的图像校正、图像增强，有时 还需要实验室提供监督或非监督分类的图像。 （2）目视解译 经过建立影像判读标志，野外判读，室内解译， 得到绘有图斑的专题解译原图。 （3）地图概括 按比例尺及分类的要求，进行专题解译原图的 概括。专题地图需要正规的地理底图，所以地图概括的同时也进行 图斑向地理底图的转绘。 （4）地图整饰 的整饰工作。 在转绘完专题图斑的地理底图上进行专题地图
由于遥感技术的以上特点，因此在国民经济建设的诸多领域： 如土地资源、土壤含水量、土壤盐化、土地沙化、农作物估产 的调查中； 在普通地质、工程地质、灾害地质研究和地质矿产调查中； 在旱情、洪水、滑坡、泥石流、农林病虫害、森林火灾等灾害 监测和预测方面； 可提供及时、可靠的科学依据，并取得了许多重要成果。 尤其值得提出的是：遥感在监测预报1998年长江、嫩江、松花 江的特大洪水中，发挥了巨大的作用。 此外，在城市的生态环境保护、绿地覆盖调查、区域分析与规 划、水体的污染监测、大气组成成分的变化监测（二氧化碳、 臭氧）、气象现象的分析与预报等领域遥感技术也得到了广泛 的应用。
第六章.遥感制图
§6.1 遥感概述 §6.2 遥感信息的制图应用 §6.3 卫星影像图和卫星影像地图 §6.4 从影像生成专题地图 §6.5 遥感系列制图
遥感制图是指，利用航空或航天遥感图像资料制 作或更新地图的技术。 遥感制图具体成果包括遥感影像地图和遥感专 题地图。 遥感影像因现势性强，可作为新编地形图的重 要信息来源。
随着遥感技术的兴起，使传统的地图编制理论与方法发 生了深刻的变革。因为遥感技术不仅可以通过多平台、多波 段、多时相的信息源，快速、真实地提供了丰富的制图信息 ，同时也使地图制图工艺发生了根本性的变化，打破了以往 传统制图只能由较大比例尺的编图资料，缩编成较小比例尺 地图的老方法，从而可以利用小比例尺的遥感影像资料编制 较大比例尺的地图。 遥感技术在地图学领域的应用，也大大缩短了地图的成图 周期。 快速获取的遥感信息及遥感影像的自动分类，在地理信息 系统的支持下，与计算机辅助制图技术相衔接，使专题制图 展现了广阔的发展前景。当实现遥感系统（remote sensing ）、空间定位系统（GPS）与地理信息系统（GIS）的有效结 合时，将使地图编制由传统的手工方式完全跨入真正的自动 化成图的新阶段。
§6.2 遥感信息的制图应用
遥感信息在各个应用领域中，图形的生成和输出是非常 重要的方面。 许多专题内容的调查、监测和预测的结果都要表现在地 图上。 陈述彭院士等在20世纪90年代初提交的报告《资源卫星 应用系统及其智能化》中，曾论述了整体卫星技术系统与制 图工作的关系和联系。如图6-1所示。
图6-1 资源卫星应用系统信息流程（黑体字显示与制图有密切联系的过程）
计算机自动识别与分类结束后，应该采取抽样方法进 行野外核实与验证，进过修改后，形成分类的图形文件。
§6.3 卫星影像图和卫星影像地图
§6.3.1 基本概念
利用卫星影像编图，根据它的技术条件和线划的地理要素，可分为三种：
卫星影像镶嵌图：不另外进行影像的几何纠正，将多幅影响依像幅边框 显示的经纬度位置，镶辑拼贴而成的影像图，称为卫星影像镶嵌图，其 像点误差相对于地面控制点大于1′。在镶嵌图上，只注记出少量地理要素 名称，如主要河流、主要山峰、县市以上居民点、铁路和主干公路的名 称。影像镶嵌图的作用是提供空间位置的检索。 卫星影像图：进行了影像平面位置的几何纠正和影像增强，图上绘制出 较全面的地理要素，称为卫星影像图。 卫星影像地图：在卫星影像上，能够依据数字地面模型，进行共线方程 纠正，有详细的地理要素的影像图，称为卫星影像图。