彭菲菲 韩 虎

（新疆维吾尔自治区第一测绘院,新疆 昌吉 831100）

0.引言

遥感卫星影像因为覆盖面广，能够实现大范围面积内地物信息的快速准确获取，通过对同一地区不同时期的遥感影像进行综合比对，可以实现对大面积区域的长期动态监测[1]，并依据实时遥感影像数据，对现有资料进行更新存档，在多个领域得到了较为广泛的应用。

随着遥感技术的不断发展，基于遥感影像的地图制图技术应运而生。在遥感卫星影像的基础上，以专业的地图符号和地图注记对地物空间信息进行准确表达，从而形成遥感影像地图[2]。由于国产高分辨率遥感影像技术起步较晚，遥感影像地图多采用国外遥感卫星影像数据[3]。随着我国遥感技术的迅速发展，越来越多的学者投入基于国产遥感影像的地图制图研究中去，拟定更为规范的遥感影像地图制图方法，形成标准化制图流程[4]，具有重要的现实意义。

本文以资源三号、高分一号和高分二号三种国产高分辨率卫星遥感影像为基础，研究遥感卫星影像地图制图技术，分析真彩色波段合成方法，选择最合适的波段合成方法进行色彩处理前的准备；通过对多景遥感影像拼接方法进行综合研究，利用Photoshop常用的软件工具进行边缘平滑及增强处理，提高影像地图的直观性和一览性；定制设计地图符号和地图注记，对多个地区的遥感影像进行生产处理，制作清晰、直观、易于理解的大区域遥感影像地图。

1.数据基础

本次研究以国产高分辨率遥感卫星影像为研究对象，分别以资源三号、高分一号以及高分二号遥感影像进行制图。资源三号卫星搭载了多台高分辨率相机，包括正视多光谱相机（分辨率5.8m）、全色延迟积分成像相机（分辨率2.1m）等，全国陆地覆盖率可达99.37%以上；高分一号卫星的成功发射标志着我国高分辨率对地观测时代的开启，同样搭载多台高分辨率相机，其中多光谱相机共5台（4台分辨率为16m，1台分辨率为8m），全色延迟积分成像相机共1台（分辨率2.0m）[5]；高分二号卫星空间分辨率相对较高，所搭载相机的分辨率优于1m，国产遥感卫星正式进入亚米级时代。

除遥感影像数据外，还需要地理矢量要素数据，主要可分为三大类，分别是行政区划数据、道路矢量数据、位置信息及地名数据，数据格式一般为shp格式，分别来源于国家基础地理信息中心、Open Street Map网站、已出版地图或百度地图等。

2.制图方法研究

以国产高分辨率遥感影像为基础，制作遥感影像地图，主要包括遥感影像处理、地理属性数据编辑、整体效果提升三大部分，具体（如图1所示）：

图1 遥感影像地图制图过程

2.1 数据预处理

遥感影像地图的数据预处理主要包括三个方面，分别是数据收集、影响配准与融合、正射校正[6]。其中数据收集是遥感影像地图制作的基础性工作，数据内容主要包括遥感影像和地理属性数据两个方面。

在使用遥感影像数据前，需对其进行配准处理，因为光谱波段和分辨率的不同，会使得遥感影像与真实地表存在一定的偏差，且所收集遥感影像多为多时相多景影像，需对其进行融合，并对拼接位置进行边缘平滑处理[7]，实现多幅遥感卫星影像的无缝拼接。

正射校正。在遥感影像获取过程中，由于遥感卫星自身因素以及外界条件的影响，拍摄的遥感影像存在一定程度的几何变形，一般情况下，用户获取的遥感影像已经过几何粗校正处理，而正射校正则对几何形变进行进一步精校正，从而降低遥感影像几何误差。

2.2 真彩色影像合成

遥感影像预处理后，需进行真彩色影像合成处理。通过对资源三号、高分一号和高分二号卫星进行综合研究，各卫星均包含红、绿、蓝、近红外四个波段，在进行影像合成时直接采用红、绿、蓝三波段进行处理，所获得的遥感影像植被色彩容易失真，纹理清晰度偏低，从而降低遥感影像地图质量[8]。为解决这个问题，本次研究采用近红外波段结合绿波段进行合成处理，生成新的绿波段，然后再合成真彩色遥感卫星影像。

遥感影像由于波段合成时波段的选择不同、波段合成方法的不同，所以最终呈现出的地物色彩也会有所不同。在本次研究过程中，通过对比分析资源三号、高分一号和高分二号国产遥感卫星影像的真彩色合成方法，研究其最为适合的波段合成方法。

为了研究资源三号、高分一号以高分二号遥感影像的波段合成最佳权重，取α值分别为1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5，对比各加权波段合成结果（如图2所示）。对三种遥感影像的对比进行综合计算可得：所有遥感影像整体均呈现先增后减趋势。当α=1.0时，即对遥感影像采用原始红、绿、蓝波段进行合成处理，三种遥感卫星影像植被颜色均容易失真，遥感影像对比度相对较小，其中资源三号遥感影像最为明显；当α=0.9时，与原始波段合成结果相比，资源三号遥感影像的植被颜色改善较为显著，虽然三种遥感影像的对比度有所提升，但绿植仍存在表达不充分现象；当α=0.8时，高分一号和高分二号遥感影像的对比度大幅度上升，达到最大值，但资源三号遥感影像对比度基本不变，此时高分一号以及高分二号遥感影像的表达效果相对较为理想；当α=0.7时，高分一号以及高分二号遥感影像对比度呈下降趋势，但此时资源三号遥感影像对比度明显增加，达到最大值，遥感影像的表达效果较好；当α=0.6时，三种卫星的遥感影像对比度呈现下降趋势；当α=0.5时，资源三号遥感影像的对比度大幅度下降，远低于原始遥感影像，高分一号以及高分二号遥感影像对比度出现小幅度上升趋势，但仍小于原始遥感影像。

图2 不同α取值不同类型遥感影像合成结果

综上所述，相较于原始影像红、绿、蓝波段直接合成，波段加权后的真彩色合成影像效果更为理想；α=0.7时资源三号遥感影像对比度最大，地物信息表现较为丰富，色彩较好；α=0.8时，高分一号及高分二号遥感影像对比度最大，影像整体表达效果最好。

2.3 色彩增强处理

遥感卫星影像色彩增强方法主要包括色阶工具、曲线工具、选区工具以及蒙版工具等。其中色阶工具作为最常使用的调色工具，是以获取的图像直方图均衡为基础，对遥感影像进行非线性拉升处理，从而使得图像亮度、色彩等按照需求进行改变调整。在进行多幅遥感影像拼接处理时，为保证不同影像的亮度及色彩等具有较高一致性，需对其进行匀光匀色处理。以较为理想的遥感影像为参考，不断调节其他遥感影像的亮度、对比度等，以获取最佳的亮度、色彩匹配，从而实现多幅遥感影像的无差异拼接。

选取同一地区不同时期不同轨道不同卫星拍摄的遥感卫星影像，利用Adobe Photoshop图像处理软件进行匀光匀色处理（如图3所示）。兰州市整体遥感影像是由四景遥感卫星影像拼接而成，由图3可知，拼接影像颜色差异相对较大，右侧遥感影像明显优于左侧影像，故以右侧遥感影像为基准，利用色阶工具对左侧影像进行调整优化，使其与右侧影像色彩及亮度基本一致，无显著差别；并采用套索工具建立选区，对所选择的区域进行边缘平滑处理，消除拼接线，光滑过渡。

图3 拼接遥感影像匀光匀色处理前（上）后（下）对比

3.遥感影像地图制作

3.1 制作流程

图幅设计。比例尺和分辨率是遥感影像地图较为重要的因素，本次遥感影像地图制作在满足地图分辨率的要求下，采用单幅面版芯尺寸为350mm×470mm，双幅面版芯展开尺寸为700mm×470mm，制版图比例尺以充满整个版面为原则。图幅设计版面（如图4所示）：

图4 图幅设计

地理矢量要素。地理矢量要素是遥感影像地图的重要组成成分，改善了某些难以定量的地物要素在遥感影像上的显示质量。本次研究以图幅量、内容规范等为基础，选择的矢量要素包括城市及城市间主干道路（划线并注记）、五级以上河流（划线）、四级以上河流（注记），以及政府建筑、大型公园、机场车站交通枢纽等标志性建筑。

地图符号和注记。地图符号是地图对外的专业图解语言，是地图信息解读的关键。在地图符号设计阶段，需要对地图符号的形状、方向、大小、密集度、色彩以及与遥感影像的匹配度等进行重点考虑，着重突出地图符号的表现性、专业性及易辨认性，在遥感影像地图符号设计过程中，主要考虑点状符号设计和线状符号设计。地图注记作为地图的基本内容，采用文字和数字等要素对地图上的地物信息进行详细表述，以普通地图注记设计原则为基础，并辅以特殊地物表述方式，突出遥感影像地图的专业性。

地图整饰。地图整饰是对遥感影像地图的完善及优化处理，主要包括地图图名图号、经纬度及注记、坐标系、比例尺等必要地图要素，从而生成完整遥感影像地图。

3.2 遥感影像地图

在城市遥感影像地图制作过程中，为追求影像地图的准确性和功能性，对城市基础地形数据如主干道路、主要河流以及居民地等的要求越来越高。在本次研究过程中，采用数字正射影像对城市范围内的主干道路、居民地及重点建筑物等地形要素进行更新，由于数字正射影像上地面所有点位均进行了投影差分改正，因此地理要素精度完全满足遥感影像地图制图要求。将研究区数字正射影像与搜集到的矢量数据进行叠加处理，然后正射影像上将所需地物信息进行直接提取，即可实现城市主干道路、主要河流以及重点建筑物等数据的快速更新，方便制图。本文选择几个具有代表性的省会城市，分别制作其遥感影像地图（如图5所示）：

图5 部分制图成果

4.结束语

基于国产高分辨率遥感影像的地图制图技术是国家遥感技术的综合体现，本文以资源三号、高分一号和高分二号遥感卫星影像为基础，分析各卫星影像波段特点，设置不同权重，对比分析较为合适的真彩色波段合成方法，结果发现当权重值分别为0.7和0.8时，资源三号和高分一号、高分二号卫星遥感影像的地物信息表达效果最为理想；并利用Adobe Photoshop图像处理软件对拼接影像进行匀色匀光处理，提高拼接影像的整体一致性；最后基于专业地图符号和注记，利用数字正射影像图和处理后的遥感影像，制作多个城市的高分辨率遥感影像地图，为后续国产高分辨率遥感影像地图的制作提供参考依据。