基于高分辨率的遥感卫星影像更新1:1万比例尺数字地形图

杜鹃

摘要：随着科技水平的不断提升，现代遥感技术也得到了快速发展，其中高分辨率遥感卫星影像作为现代遥感技术的重要组成部分，在科学研究、资源管理、环境保护等方面得到了广泛应用，作为信息获取的重要途径，为了充分利用高分辨率影像的优势，本文对1:1万比例尺数字地形图的高分辨率遥感卫星影像更新进行了深入研究，以此来推动现代遥感技术的发展。

关键词：高分辨率；遥感卫星；影像更新

引言：高分辨率卫星影像是目前较为强大的技术工具之一，不仅能提供全球范围内的地球表面图像，还能为相关技术工作提供更加精准的地形信息，并且目前很多地区的数字地形图都需要及时更新，才能保证相关工程的顺利实施，因此如何利用高分辨卫星影像来更新数字地形图是目前遥感卫星技术工作的重要内容。

一、高分辨率遥感卫星影像与数字地形图概述

（一）高分辨率遥感卫星影像主要特点

    高分辨率遥感卫星影像可以为相关工作人员提供准确详细的区域表面数据，并且还能实现大范围的环境观测与资源观测，数据支持更加强力。顾名思义，高分辨率遥感卫星影像具有高分辨率的特点，可以更加细致的捕捉到地表微观特征。其次高分辨率卫星影像的覆盖范围要更大，这与目前遥感卫星技术的发展有很大的关系，技术水平的提高使得高分辨率遥感卫星影像可以利用更加多样的数据对地形信息进行更新。最后高分辨率卫星影像是应用多光谱数据进行地形更新与观测，数据波段相较于传统的观测技术要更多，在地面信息的获取上更有优势。

（二）数字地形图更新要素

    数字地形图需要更新主要是由于地图上的社会经济要素变化较大，地图工作者需要实现地图更新与经济发展同步。首先居民区的变化是数字地形图需要更新的主要因素，由于目前城市化进度加快，城市内部建设日新月异，数字地形图的更新可以为城市的未来发展规划提供更准确的地形信息。其次数字地形图更新需要对交通运输进行更新，目前我国高速公路在迅猛发展，公路总量在不断增加。因此交通运输道路需要得到及时的信息更新。最后是铁路方面，作为国民经济发展与人民群众生活水平的重要保障，铁路信息的更新同样重要。

（三）高分辨率遥感卫星影像发展应用

    目前高分辨率卫星影像在多个领域都有着重要应用与发展，其中最主要的就是地理环境研究方面，在地貌、气候变化、水资源分布等研究调查上，高分辨率遥感卫星有着重要作用。在城市规划与管理上，高分辨率遥感卫星影像可以提供当前建筑物布局及土地利用情况，为城市规划与管理提供重要数据。此外在农业与灾害预警上，高分辨率遥感卫星影像也能实现探测及安全评估。

二、利用高分辨率遥感卫星影像更新1:1万比例尺数字地形图技术分析

（一）前期准备工作及更新内容分析

首先需要根据数字地形图的比例尺选择合适的卫星影像，目前常见的卫星影像有SPOT、天绘、资源三号、北京三号等，根据卫星轨道高度、空间分辨率以及数字地形图的比例尺要求，可以选用北京三号遥感卫星（图1）进行数字地形图更新工作。其次需要明确数字地形图的更新内容，例如在地理要素中，需要将地图上的河流道路进行简化，而在区域要素中，需要根据更新前数字地形图的建筑物、草坪等与目前实际区域场景的差异性进行分析，以此来确定更新技术。最后需要进一步明确更新要素，例如交通运输中的道路、车站、码头等基础设施；植被层中的林地、耕地使用情况；居民地的建筑、新村建设、旧城改造等[1]。

图 1 北京三号遥感卫星影像图

（二）地形图纠正及配准

    利用卫星遥感影像形成数字地形图的过程中，需要进行空中三角测量，利用测量数据及数字高程模型数据来制作正射影像图，需要注意的是该阶段形成的正射影像图需要进行纠正及配准才能进行下一步工作。观测人员需要对正射影像图的各种数据进行分析，与旧数字地形图进行初步对比，如果地物变化部分超过了50%，那么无需进行比对，直接利用测量数据对正射影像图进行纠正即可。如果地物变化没有超过50%，需要采用新的技术更新方案，可以在影像纠正中选取多个控制点，并将其均匀分布在整个影像上，利用多个数据格式进行处理，以像素为单位控制好影像纠正误差，对于误差较大的控制点，可以直接剔除，再选取其他控制点进行纠正与配准。影像图的纠正与配准是影像处理及融合的基础工作，经过纠正与配准才能保证数字地形图的精度与规范标准。

（三）遥感卫星影像处理及融合

高分辨率遥感卫星影像处理主要是针对原图数据进行处理，首先需要将原图的数据格式与高分辨率遥感卫星影像格式进行统一，确保测试软件可以同时接受两个地形图的格式，需要注意的是原图坐标系数据也需要进行统一，并补充完善周边数据。其次将原图数据与上文纠正与配准的影像图进行融合，并在此基础以空中三角测量结果与数字高程模型数据为依据对融合图像进行修测。最后需要对波段影像进行融合，由于高分辨率遥感卫星影像的多光谱数据较多（图2），因此需要进行全色数据融合，因此更新后的数据地形图大部分的色彩信息都来自于高分辨率遥感卫星影像的多光谱数据

[2]。

图 2 高分辨率遥感卫星高光谱数据示意图

（四）影像信息提取

    高分辨率遥感卫星影像信息的提取是整个更新过程中最重要的工作环节，根据融合后的影响，对已经发生变化的居民区、工业区、社会区等的基础设施进行修测更新，删除已经在原图数据中消失的地物，并对新增地物进行补充，对不明确的区域做好标记，可以通过外部观测来进行核对，而对于没有发生变化的部分，工作人员需要以原图为准，并以此为参照标准，进一步降低融合误差。影响信息的提取主要针对的是空间结构与纹理信息，并且受到观测区域的影响，有时信息提取的速度较慢。目前的多尺度遥感影像分割技术可以对地物边界与面积等特征进行提取，克服了项元层次分类的不足，进一步提高了提取精度。

结论：高分辨率遥感卫星影像作为一种科技水平较高的技术工具，在现代遥感观测技术中具有重要作用，并且随着目前空间分辨率与时间分辨率的提升，数字地形图需要根据比例进行影像更新，高分辨率遥感卫星影像可以对数字地形图中涉及的空间要素进行测绘，还能进一步保证数字地形图更新质量与精准度。

参考文献：

[1]王楠. 基于高分辨率遥感卫星数据的正射影像制作方法 [J]. 经纬天地, 2022, (03): 23-27+31.

[2]邢云飞;刘萍;谢育珽;高宇;岳志川;陆泽昊;李新华. 基于高分辨率遥感影像的面向对象建筑物分级提取方法 [J]. 航天返回与遥感, 2023, 44 (04): 88-102.