[科普中国]-遥感图象制图

在指定的区域内，根据专业的需要，处理和判读遥感图象，制作或更新地图和专题图的技术。遥感图象制图的成果包括：地形图、各种专题地图和影象地图等。遥感是获取信息资源的一种手段。遥感图象制图技术使传统的地图制图学从制图理论、表示内容、信息提取方法和手段到编制工艺和印刷技术都产生深刻的变革，使之逐渐发展成为现代制图学的一个分支——遥感制图学。

遥感图象资料航空遥感和航天遥感航空遥感是指从飞机、飞艇、气球等(称航空遥感平台)获取地面几何与物理信息。航空遥感平台的高度一般为几百米至几十公里，获取的图象信息分辨率高，几何保真度较好，信息量丰富，资料回收方便。可根据需要选择飞行时间、区域和成象比例尺，特别适合于对局部区域的资源和环境进行详细研究。航天遥感又称太空遥感或卫星遥感，泛指以太空飞行器为平台的遥感技术。用于地球资源和环境调查的卫星轨道高度一般为几公里至几万公里。航天遥感所取得的图象资料用于研究大区域的目标，进行动态监测。

遥感图象资料的种类遥感资料主要分为图象资料和非图象资料两大类。图象资料是指以影象形式记录下来的遥感信息。其形式有黑白正、负透明片和彩色透明片，黑白和彩色象片等。图象资料又可分为摄影象片和非摄影象片两大类。其中摄影象片又有常规摄影象片(如可见光黑白象片、彩色象片)和非常规摄影象片(如彩色红外摄影象片、多波段摄影象片、紫外摄影象片等)之分。非摄影图象资料包括热红外扫描图象、多波段扫描图象、微波辐射扫描图象和雷达图象等。非图象数据资料是以数字或图表形式记录下来的遥感信息。这种信息通常记录在磁带上。

目前，最常用的遥感资料是航空象片和卫星图象。遥感资料的主要形式是图象和磁带，且以图象资料占绝大部分。图象信息直观、逼真，可直接进行目视判读和量测，应用方便、广泛。磁带是数字形式的遥感信息。图象信系与磁带数字信息之间可以通过模/数 (A/D)或数/模 (D/A) 相互转换。

在矿区，应用价值较高的遥感图象资料为黑白航空象片、彩红外航空象片、航空热红外扫描图象、微波遥感图象、卫星遥感图象。

(1)黑白航空象片。这种象片影象清晰，几何关系明显，成本较低，对大中小比例尺成图和多时相动态监测具有重要作用。

(2) 彩红外航空象片。它由感红外 (0.69～0.80μm )、红 (0.58～ 0.69μm) 和绿 (0.50～0.58μm)三种光的胶片，经摄影、冲洗、晒印等工序而得到(参见彩图插页第49页)。彩红外象片上的影象颜色，实质上是由地物对红外光、红光和绿光三个波段的平均反射特征决定的。这种象片既有可见光信息，又有近红外信息，并且由于它不受大气对蓝紫光散射的影响，所以比普通天然彩色象片的颜色鲜艳，色差大。

(3)航空热红外扫描图象。将飞行时记录的磁带经扫描系统回放而获得的黑白模拟图象，是地物的红外辐射能量以亮度表示的一种图象化显示形式。它主要反映各种地物表面的温度差异和发射特性，且发射能量的波长主要处于3μm以上的中远红外波区，故通称热红外图象。红外图象的不同密度代表不同的辐射等效温度。正片上暗黑区表示物体的热辐射较微弱(物体表面温度较低)，明亮区表示热辐射较强(物体表面温度较高)。在矿区应用热红外遥感比较有效的方面有：热污染源、污染区调查，煤堆、矸石山自燃和地表热源分布监测，地下自燃区域范围的圈定，地下水资源探查等。

(4)微波遥感图象。利用微波遥感技术探测物体反射或发射微波能量所形成的图象。按所用微波遥感器工作方式的不同，分主动式和被动式两种。主动式微波遥感器能接收遥感器发出的被物体反射回来的回波。其中最重要的是真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。被动式微波遥感器能接收物体自身发射出的微波，如微波辐射计、多通道微波扫描辐射计等。图象灰度是区分不同目标的主要判读标志。通用雷达图象的工作波段为： Ka波段 (0.8～1.1cm)、X波段 (2.4～3.8cm)和L波段(15.0～30.0cm)。工作波长越长，穿透地表沉积物、沙土、冰雪的能力越强。微波遥感可以全天候工作，对云层、烟雨、植被、冰雪和沙土有一定的穿透能力，可以获得近地表以下的信息，不足之处是空间分辨率较差，判释技术较复杂。

(5)卫星遥感图象。具有波段多、信息量大、能周期性成象等优点，已成为矿区遥感应用的重要辅助信息源或补充信息源，有时可以是主要信息源。目前，利用最多的卫星遥感图象资料是： 美国陆地卫星Land-sat4、5号的MSS(多光谱扫描仪)和TM(专题制图仪) 的数字磁带，TM的地面分辨率为30m; 法国SPOT卫星的HRV(高分辨率可见光传感器)多光谱数字磁带的地面分辨率为10～20m。前苏联的卫星遥感资料也可利用，其地面分辨率可达10～15m和5～6m。中国卫星图象的地面分辨率可达10～15m。

遥感图象制图遥感图件以其丰富的地面信息、真实的地理内容、现代化的成图方法和崭新的地图形式，使地图制图学发展到一个新阶段。

种类可以分为遥感图象的数字处理与制图和遥感图象常规制图两大类。前者是以遥感数字图象为基础，结合其他地图资料和地物光谱数据，借助计算机数字图象处理硬、软件系统，进行图象数字的辐射校正、几何纠正，影象增强、变换、放大，图象分类，图象要素的分析、识别、提取，最后产生新的地图产品;后者是指利用遥感图象和数字CCT(计算机兼容磁带)，借助计算机和常规方法制图。图件种类主要有： 影象地图、影象镶嵌图、地形图、专题地图、系列地图以及用数字化数据建立和更新的地图库。

图象精度和几何纠正图象的几何精度包括点位精度和重叠精度，以中误差表示。点位精度是指图象上的点与实地对应点之间的平面点位误差;重叠精度是指同一地区两幅不同时相或不同光谱段的图象上同名点之间的重叠误差。卫星遥感图象由于空间分辨率较低，目前尚不宜用作大、中比例尺成图，可以用于修测地形图，特别是提取比较清楚可辨的某些水文、道路、铁路要素等。

制图时，为提高图象的几何精度，均需对图象的几何畸变进行纠正。基本方法有两种：①模拟几何纠正，是根据常规光学模拟原理和利用光学机械设备的纠正方法。常用的方法有：控制点纠正、分带纠正、模拟微分纠正;②数字几何纠正，是利用电子计算机对图象数据进行几何处理的纠正方法，工作过程包括：图象数字化、建立数学模型作象元几何纠正和亮度值重新分配。

投影变换包括空间投影变换和图象投影变换。(1)空间投影变换。主要采用中心投影、等焦距圆柱投影和多中心(或拟多中心)投影三种方式。卫星与地球是相对运动，新的地球投影概念是以惯性空间定义的。为了精确制图的需要，必须设计和选择能适合于地球自转和卫星轨道成象相互运动的图象投影。主要的空间投影有：空间斜墨卡托投影(SOM)、空间正形斜圆锥投影 (SOCC) 和卫星轨迹投影 (STP)。SOM投影是目前最好的一种陆地卫星图象投影。它基本上是连续正形投影，最大变形不超过1/1000。

(2)图象投影变换。是将卫星图象原有的投影性质转换成地图产品所规定的地图投影，即解决将地球表面由曲面展开成平面的问题。有常规转换方法和计算机转换方法两种。具体做法与上述几何纠正方法类似。

编图技术编制图件的种类有影象镶嵌图、影象地图、修编地形图、专题图、系列地图等。

(1)影象镶嵌图。这种图形逼真、直观，成图快。主要是彩色红外影象镶嵌图。

(2)影象地图。以遥感影象为基础，配合以线画符号和少量注记。影象地图综合了遥感影象和线画地图两者的优点，能客观地反映地理实体和现象的分布特征，成图周期较短。但是，复制工艺复杂，技术要求较高。影象地图的种类很多。按地图内容可分为普通影象地图和专题影象地图两大类。此外，还有立体影象地图、全息影象地图、数字影象地图、雷达影象地图等。利用航空遥感影象编制的大比例尺影象地图，能满足各项工程项目规划设计的需要。在这种影象地图中，利用正射投影纠正过的象片(简称“正射象片”)制作的地图叫做正射影象地图。编制影象地图包括影象原图的编制和线划原图的编制两部分。其一般工艺过程如下图所示。也可用专门的仪器设备直接编制。

(3)地形图修编。利用遥感图象修正地形图内容，将有变化的影象内容转绘到原有地形图上，以保证地形图的现势性，即几何位置以原有地形图为准，要素内容以影象为准。影响修编地形图精度的主要因素有：图象的几何精度、判读精度、转绘方法和设备条件。

(4)专题地图。一种突出反映自然和社会某一种或某几种主题要素或现象的地图，又称“主题地图”。按地图的内容有：自然地图、社会经济地图和其他专题地图等，如土地类型图、土地利用图、矿区规划图、地质构造图、植被类型图、大气污染图等。专题地图的编制，除在普通地图上转绘有关地理基础要素和利用其他制图资料外，遥感信息已成为制作专题地图的重要资料来源。根据遥感图象编制专题地图的关键是从图象中分类、判读和提取专题要素。用目视和计算机两种方法。具体编制方法与编图的目的、用途、资料状况、设备条件有关，但基本编图步骤类同。

(5)系列地图。在某一制图区域内，根据多种专业的需要，利用遥感图象按照一定的比例尺和统一的制图规范，编制能反映制图区域环境综合特征或部门特征的成套专题地图。各图幅之间形成相互关联和相互协调的地图系统。系列地图可以是同一比例尺、但内容不同的成套地图;也可以是同一内容、不同比例尺的成套地图。也有同一比例尺、同一内容，而时期不同的成套地图。

本词条内容贡献者为:

杨刚 - 教授 - 西南大学