应用遥感影像更新网上电子地图

　　摘要：网上电子地图已成为一种全新的地理信息展示方式。基于此，利用遥感影像这一最主要手段作为更新GIS数据库的数据源，通过网页进行发布，从而实现地理信息的共享。
　　关键词：遥感影像，GIS，网上电子地图
　　
　　
　　1引言
　　遥感是当今空间信息获取和更新的一个非常重要的手段和工具，用遥感技术获取信息有范围广、速度快等特点，且遥感信息中有GIS所需的空间信息和属性信息，故遥感与GIS的结合是必然的。目前网上电子地图已成为一种全新的地理信息展示方式，文中将GIS开发软件得到的电子地图通过Internet发布，从而实现资源、信息的共享。
　　2遥感影像
　　遥感(RS)是一种非接触式对地观测技术，以卫星、宇宙飞船、航天飞机等作为平台，可以对地球上任何一个位置进行拍照、观测，其中卫星遥感是最主要的手段。
　　与传统的地形图获取手段相比，卫星遥感技术具有无可比拟的优势：具有全天候的探测能力，覆盖范围大，重复覆盖周期短，获得信息现势性强，使得数据从静态走向动态，从单项技术走向多技术集成；因此可以快捷、实时、准确、多时相、多分辨率、动态地获取空间信息。
　　当然，进行遥感观测时还要考虑到天气、气候、环境等的影响，所以要注意对获取的卫星遥感数据进行检查。这主要侧重在两个方面：一是检查卫星遥感数据的覆盖范围是否满足要求；二是检查影像的云盖度和影像质量。
　　3影像处理
　　遥感影像在获取过程中，由于多种原因会导致图像模糊失真、图像质量退化等，所以直接获取的遥感影像必须要经过处理后才能应用到GIS系统中。一般需要的处理过程有：
　　3.1影像预处理
　　影像预处理一般包括以下步骤：影像增强、边缘检测、膨胀与腐蚀、细化。影像增强是指从影像信息中增强或者突出某些特定信息，削弱或消除某些不需要的信息。边缘是图像分割所依赖的重要特征，也是纹理特征的重要信息源和形状特征的基础；边缘检测是图像分析和模式识别的主要特征提取手段。遥感影像中，地物可能因为种种原因而出现或大或小的断裂，利用膨胀的方法可以填补检测出的边缘中的间断；而腐蚀可用来从图像中消除不相关的细节。
　　3.2几何校正
　　可以采用摄影测量中典型的共线方程进行校正：
　　
　　式中，物空间坐标系为O-XYZ，像空间坐标系为o-xy，用(x0，y0)、f表示像主点坐标和焦距，a1-a3、b1-b3、c1-c3为旋转矩阵的9个参数。通过一定的控制点计算出相机的内外方位元素，结合正射影像上像元的平面坐标和高程，计算出正射影像像元对应在原始影像上的位置。
　　3.3几何配准
　　对于扫描生成的栅格图像是不带有地理坐标的，所以还需要在栅格图像上增加地理坐标控制点，使栅格图像具有地理坐标，这一步骤就称为“配准”。
　　几何配准的数学模型很多，较简单实用的是采用多项式公式，例如：
　　
　　多项式具有灵活、计算量小、解答简单等优点。多项式的次数可根据需要确定，一般的精度可选择一次多项式，需要求解8个参数。可在两幅影像上选择一定数量的同名像点，利用多余点位进行平差，提高参数的准确度。点位的选取尽量均匀分布，且具有明显的特征。
　　3.4图像镶嵌
　　为了将不同的图像文件拼合在一起形成一幅完整的包含我们感兴趣区域的图像，需要进行镶嵌处理。参与镶嵌的图像可以是不同时间同一传感器获取的，也可以是不同时间不同传感器获取的，但同时要求镶嵌的图像之间要有一定的重叠度，并校正到同一地图坐标系中，也就是说待镶嵌的图像必须经过几何校正处理。
　　4网上电子地图的实现
　　4.1GIS数据库更新
　　电子地图是数字地图的深加工，是数字地图应用的扩展，通过电子地图这样一种现代化表现形式可以开拓数字地图的应用范围。
　　对于GIS数据库的更新主要包括新、旧数据比较发现变化、变化要素空间位置数据采集、变化要素属性数据采集、各要素层协调处理、更新数据检查和更新数据入库。
　　经过本文第3部分所述过程处理的遥感影像，可以作为更新GIS数据库的数据源。而具体的影像处理过程包含很大的工作量，可以借助GIS软件来实现，如美国的MapInfo、国产化的TiTan系列软件等都是非常优秀的GIS开发软件。
　　利用遥感影像更新GIS矢量数据对从影像上提取的矢量数据采用和原始数据相同的数据结构加以存贮，作为一种新的数据源辅助GIS数据的建立、维护和更新。对GIS数据库最直接的更新方式是将原有的GIS矢量数据库与纠正后的遥感影像进行叠加显示。GIS矢量数据库更新的具体流程如图所示。
　　
　　4.2网络电子地图的优势
　　网络电子地图就是以互联网作为传播介质的一种新型的数字地图，相对于传统地图或者单机电子地图，它具有以下特点和优点：
　　(1)适应性强由于网络电子地图是基于互联网的，因而它是全球性的。地图使用者可以在地球任意位置用互联网终端浏览、查询任意地区的地图，不受区域的限制。
　　(2)实时性好传统制图中，地图更新的周期长、费用高，所以不能满足使用者的要求。网络电子地图是在网上发布的，能对地图进行实时更新，因而人们可以通过互联网得到最新的地图。
　　(3)使用简单网络电子地图用户可以直接从网上下载地图阅读软件以及获取所需要的各种地图，而不用关心地图的开发、维护、更新和管理。
　　4.3实现原理及方法
　　现代电子地图中图表、视频、图像、文本等表现形式比例有所增加，为了更好的在电子地图中表现各种多媒体信息，在此通过成熟的浏览器和网页技术将多种媒体信息按照美术设计和版面规划的要求组织起来，从而使电子地图达到更高效的传递空间信息的目的。
　　在此选用基于位图的实现方法，也就是指将地理信息的查询结果以位图方式传递给客户端。将获取的遥感影像以光栅位图的格式存储(通常是G1F或JPG格式)。最旱的方法是在服务器端也以位图格式存储数据，通过一个服务器端的CGI程序根据由客户端的HTML传来的地图查询参数，将相应的地图截取并处理后生成位图返回给客户端。这种方式由于仅以某些特定比例扫描，故一般只提供有限的缩放功能，只适用于对地图精度要求不高仅用做示意的场合。
　　对这种方案的一种改进形式是将位图作为背景地图，或者直接在服务器端由矢量地图生成背景位图。再辅以矢量地图数据实现标志建筑、道路查询等功能，然后将空间与非空间信息合成位图传给客户端。这种方案的优点是实现简单，可适用于所有的平台和浏览器，兼容性好。这也是当前网上电子地图最常用的实现方式。通过这种方式实现本文所述的网上电子地图功能，其系统结构如图所示。
　　
　　系统是基于客户机，服务器的模式，具体采用B／S的3层逻辑结构，根据逻辑结构系统分为客户端、Web服务器与数据库服务器3层进行设计、开发和部署。利用网页的交互性，用户通过浏览器向Web服务器发出Web请求，Web服务器通过ODBC驱动程序连接到GIS数据库服务器，从而可以完成地理信息的查询、显示等功能。
　　此外，可以通过网页定位技术、CSS技术、JavaScript、ASP等多种技术，增加网上电子地图的视觉效果，提高其互动性、互操作性。同时，在地图网页的制作过程中，还要充分考虑网页大小、浏览器的分辨率、文件大小等。
　　5结束语
　　本文所提到的基于遥感影像的网上电子地图技术，对于及时更新GIS数据库，提供普通用户级的访问浏览有较好的效果，可以满足大多数用户的普通需要。这是GIS实际应用中不可或缺的重要一环；对于涉及诸如自然资源管理、土地规划、江河水利控制等与决策支持相关的应用的要求不能满足，还有待今后进一步研究改进。
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