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第33章 地图编制(3)

(1)图形单元的修改与增删。造成同一多边形不闭合或同一线段不连接的原因可能是数字化引起的误差,例如,忽略了点与点之间的联结,也可能是输入了错误的代码;当相邻多边形的共同边界需要数字化二次时,便会出现重叠和裂口。对于这类多边形或线段的空间逻辑性错误,需要在数字化后通过对相关结点进行移动、删除或增加适当结点以纠正错误。

(2)图幅拼接。当对底图进行数字化或扫描后,如果设备的工作区间较小,或由于图幅比较大,难以将研究区域的底图以整幅的形式来完成,就需要对图幅进行拼接处理。在分幅输入完成并经过误差检查和比较后,虽然对每一分幅来讲错误纠正是完成了,但在两幅图进行拼接时,一般仍会出现边缘不匹配的情况。因此需要进行图幅数据边缘匹配处理。一般的方法是先对准两幅图的一条边缘线,然后再调整其他线段使其保持连续性。

10.5.5专题地图设计

以计算机桌面制图系统进行专题地图的制作已相当普遍,同一地理信息可以用不同的表示方法和符号系统来传递,最常见的专题地图表示方法有点密度、等级符号、独立值、范围法、直方图、饼图等。同一表示方法也可以传递不同的地理信息。

制作专题地图是根据某个特定的专题对地图进行渲染的过程。专题通常是数据的某些特有属性字段(或称“专题变量冶),渲染不仅是指对色彩的渲染,而且还包括所用的填充图案、符号及用于显示地图数据的专题方法(例如饼图和直方图)。专题渲染图层作为单独的图层绘制在基础底图图层上面,两者是分开存放的。

在桌面制图软件环境下,一般的专题制图步骤如下。

(1)确定所执行的专题变量,确定使用的专题表示方法。其中饼图和直方图可以一次显示多个专题变量,其他类型一次则只能显示一个变量。

(2)确定从何处获取数据,特别是使用不同图表上的数据时,需要通过数据之间的聚合来实现。

(3)自定义专题图例。创建专题地图时软件会自动创建图例,并解释颜色、符号、大小分别代表什么,但用户可以进行自定义,例如,更改颜色和符号、改变图例的顺序、增加标题和副标题、自定义字体和变量范围等。

10.5.6图面配置与输出

最终的数字地图产品不仅包括各种分层的图形要素,还可能包括与图形相关的各类统计图表、图例乃至图片,所以需要将不同的图形窗口、统计图窗口和图例窗口在一个页面上妥善地安排,这就是图面的配置问题。现有的许多桌面制图软件都提供了多窗口、多种图表进行图面配置的功能。

地图输出功能设计一般包括输出设备类型、输出纸张、输出幅面、比例尺、黑白或彩色等参数的选择。

10.6遥感制图

遥感制图是指利用航天或航空遥感图像资料制作或更新地图的技术。其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图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图像的自动分类,在地理信息系统的支持下,与计算机辅助制图技术相衔接,使专题制图具有广阔的发展前景。当实现遥感、空间定位系统和地理信息系统的有效结合时,它使地图编制由传统的手工方式完全跨入真正自动化成图的新阶段。

遥感,字面含义就是遥远的感知,即通过某种传感器装置,不与对象接触的情况下,获取其特征信息(一般是电磁波的反辐射和发射辐射)而收集有关该对象的信息,并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学和技术。人类和自然界的许多动物都具有遥感这种本领。遥感技术包括传感器技术,信息传输技术,信息处理、提取和应用技术,目标信息特征的分析与测量技术等。

1.遥感的基本原理

“遥感冶,顾名思义,就是遥远地感知。人类通过大量的实践,发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量,其中有一种人类已经认识到的形式——电磁波,并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波,从而提取这些物体的信息,完成远距离识别物体。

遥感应用中最基本的设施就是传感器。常用的传感器有:航空摄影机(航摄仪)、全景摄影机、多光谱摄影机、多光谱扫描仪、专题制图仪、反束光导摄像管、HRV(highresolutionvisiblerangeinstruments)扫描仪、合成孔径侧视雷达。

人们用遥感器收集、记录物体的多光谱图像和各种物体的光谱特征相比较,就可区别各类遥感物体。例如,大兴安岭森林火灾发生的时候,由于着火的树木温度比没有着火的树木温度高,它们在电磁波的热红外波段会辐射出比没有着火的树木更多的能量,这样,当消防指挥官面对着熊熊烈火担心不已的时候,如果这时候正好有一个载着热红外波段传感器的卫星经过大兴安岭上空,传感器拍摄到大兴安岭周围方圆上万平方千米的影像,因为着火的森林在热红外波段比没着火的森林辐射更多的电磁能量,在影像着火的森林就会显示出比没有着火的森林更亮的浅色调。当影像经过处理,交到消防指挥官手里时,指挥官一看,图像上发亮的范围这么大,而消防队员只是集中在一个很小的地点上,说明火情逼人,必须马上调遣更多的消防员到不同的地点参加灭火战斗。

依其工作原理可知,遥感图像信息可由摄影系统的遥感器和光-电系统的遥感器来获取。摄影系统获取遥感图像信息是由摄影机记录各种地物光谱特征信息在感光胶片上而实现的。主要获得地面景象的黑白片、彩色片、红外片等,这种方法不仅在使用的波长范围受到感光乳胶的限制,而且记录的图像不能与计算机接口使用。光-电系统获取遥感图像信息是采用电子扫描方式将遥感信息以数字形式记录在磁介质上,即可直接与电子计算机接口使用,并可获得各种波段的卫星图像信息。

Landsat-4、5周期为99min,摄取宽185km地面带的遥感信息;每天绕地球转动14圈,覆盖周期为16d(233圈)。因此,用卫星遥感技术获取的图像信息资料,不仅从根本上改变了制图资料的来源,提高了现势性与统一性,而且缩短了地图生产周期,降低了成本,并加强了地图的动态分析,促进了综合系列制图和自动制图的发展。

2.遥感的特点

遥感技术仅经过几十年时间,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概括为以下几个方面。

1)宏观性和综合性

从航天或航空飞行器所获得的遥感图像,可真实、客观地观察到更加广阔的地域和地物,了解其分布特征、相互间联系和规律。

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。

3.遥感图像信息在制图中的应用

遥感图像信息在制图中应用范围十分广泛,涉及很多行业,例如,陆地水资源调查、土地资源调查、植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、测绘、考古调查、环境监测和规划管理等。现举例说明。

1)制作影像地图

影像地图是以遥感图像信息和地图符号共同表现制图内容的地图。它是将遥感原始影像经过必要的纠正,然后按照一定的制图原则,运用特定的地图符号和文字注记,来表达地面景观的基本特征。影像地图的发展很快,由黑白、单色图发展到假彩色图和模拟彩色图;由影像图发展到影像线划和专题影像地图;由单一卫星图像发展到多种空间图像成图,现在的遥感影像地图种类繁多、版式新颖。

2)制作各种专题地图

利用遥感图像可以编制许多专题地图,最常见有如下几种。

(1)植被类型图。采用图像增强技术和数字图像处理方法自动编制植被图,准确而又详细区分植被类型。

(2)土地利用和土地类型图。通过图像处理系统可以划分出18~20种、小于0.02km2的土地类型,并提供一系列的影像镶嵌图,作为判选填绘的底图。

(3)地质图和地质构造图。利用遥感图像编制的这类图不仅清楚地反映了某一区域的地质构造特点,而且也能为找矿提供线索。

(4)冰雪覆盖图。在遥感图像上能直接量测和绘制冰雪覆盖范围和冰川结构类型,若和地形图配合,还可给出雪线的高度,估算出冰雪的储水量。

(5)洪水图。用遥感图像能把洪水淹没的范围及时转到地形图上,并能编制监视洪水变化的动态图。

(6)海洋地图。遥感图像可以制作许多种海洋专题图。例如,河口演变图、海流、潮汐和海洋动态图,海洋污染、海洋生物圈图等。

3)利用遥感图像修编小比例尺普通地图

遥感图像的覆盖面积较大,现势性强,能反映制图现象的动态变化,因此可用来及时修正小比例尺普通地图。其修改的内容主要是:自然要素方面,修改补充水系要素、植被等;社会要素方面,修改变化较快的居民地、交通网等内容。利用遥感图像修编、更新普通地图上的河流、湖泊、水利工程等水系要素有较好的效果。

4)利用遥感图像指导编图

当利用大比例尺航片或地形图编较小比例尺地图时,由于其信息量大,难以进行取舍,而利用遥感图像指导编图作业就能很快解决问题。例如,利用1.2.5万航片或地形图编1.25万地图,需要经过数次编绘,如果利用放大到1.25万的卫星图像作参考,使图上各种要素的转绘有了一个宏观的图像标准,可以加快制图进度。

5)遥感图像综合系列制图

环境遥感图像综合系列制图是在一定的制图区域内,利用统一的遥感图像资料,通过多专业联合调查,相互引证,综合分析,结合各自专业特点,按照统一的比例尺、分类原则和制图单元编制成套的专题地图。它既有专业要素的特点,又具备系统的综合性,从而为各自然要素统一协调和综合制图提供了保证。

复习思考题

1.叙述地图编制常用的几种方法。

2.简述地图编制主要的几个阶段。

3.地图设计分为哪几个阶段?各个阶段的主要任务是什么?

4.地图编绘法包括哪几个过程?每个过程的主要任务是什么?

5.试述计算机地图制图的基本原理和一般过程。