遥感与地理信息系统在管道工程地形图更新中的应用.pdf

遥感与地理信息系统在管道工程 地形图更新中的应用 王素明 张一民 (中国石油勘探开发研究院遥感所，北京 100083) 摘要：用高分辨率遥感卫星图像更新1：5万地形图是快速、经济和有效的途径。利用遥感 (Rs)与地理信息系统(GIS)技术更新了“西气东输”管道工程郑州一上海段900km管道沿线 两侧各5kin的地形图，建立了更新地形图数据库。应用Rs与GIS技术进行大范围的1：5万多要 素地形图更新．开展工程设计施工，在国内属首次。 关键词：地形图更新STOP图像GIS技术 “西气东输”管道工程作为一项世纪工程，需要各种先进技术手段的支持，遥感(RS) 及地理信息系统(GIS)技术在管道工程领域中能发挥重要作用，可为“西气东输”管道工 程的选线、设计、勘察提供良好服务。 利用必威体育精装版遥感图像与G1S技术，快速、准确地更新郑州一上海段900km输气管道沿线 两侧各5kin的1：5万地形图，不仅为设计施工提供必威体育精装版的地形图资料，又可最大限度地缩 短勘察设计周期，提高勘察设计质量，减少野外勘察选线工作量，降低设计成本。在工程建 设初期阶段，就利用数字化、信息化技术手段，注重空间数据库建设，为实现管道工程建设 数字化管理提供基础数据库及快捷方便的信息服务。 1．地形图更新 1．1遥感图像数据 更新地形图使用的是1999年9月一2000年4月的SPOT全色波段数据，空问分辨率为 10m，适用于地形图更新。但因是单波段图像，只能根据影像灰度差异与纹理特征进行图像 解译，提取有关信息。又因管道长约900km，对应几十幅SPOT图像，这些图像不可能属同 一时间，有些相邻图像的接收时间相差很大，致使同类地物在相邻图像上的色调差异很大， 不便于解译。 1．2图像处理 图像校正是地形图更新的基础，校正精度将影响其后的所有工作环节。图像校正的精度 与应用的地图比例尺有关，本应使用比例尺更大的地形图进行图像校正，但因无法获取更大 比例尺的地形图，故采用1：5万数字光栅地形图(DRG)作为参考图。使用克拉索夫斯基 椭球体的横墨卡托(高斯一克吕格)投影系统，应用大地控制点校正法，对每一幅SPOT图 像进行图像精校正。 ·203· 对于像元重采样，最邻近点法使重采样后的图像最接近原始图像，计算工作量小，运算 速度最快，但图像色调会产生突变，线性体边缘出现明显锯齿。三次卷积法处理的图像最平 滑，运算速度最慢，但模糊了原始图像的某些细节。因此采用双线性法进行重采样。 一景SPOT图像的地表覆盖面积为60kin×60kin，而管道途经900kin，跨越3个6。带， 要保证镶嵌图像的精度(中误差小于20m)很困难，而不理想的图像镶嵌精度又直接影响地 形图的更新精度。 虽然经过图像精校正的遥感图像都已经转换到统一坐标系下，理论上可以直接由计算机 进行自动图像镶嵌，但由于校正中必然存在一定误差，每一幅图像的误差大小也不相同，计 算机进行自动镶嵌会引起地物错位，因此需要采用控制点对法进行镶嵌，沿着地物选取适当 镶嵌线，对不同时相接收的遥感图像进行颜色匹配，使镶嵌线两侧的图像色调基本一致。 1．3遥感图像识别解译 遥感图像的波谱特征是地面物质在其波段内电磁辐射能量大小的反映，不同物质的波谱 差异在遥感图像上表现为影像灰度值的差异。同一物质在不同波谱段范围的辐射能量不同， 因此，不同波谱段数据组成的图像不但反映不同地物的波谱特性差异，也反映同一地物在不 同波谱段内的辐射特性差异。这是遥感图像的最主要特征。地物识别是地形图更新的核心技 术，遥感图像的空间特征是识别地物、建立解译标志、地图配准和图像几何校正的依据。 为了保证地物识别的准确性，首先选择重点区，进行小范围图像解译，并参考地形图检 查、修正解译结果，然后到野外进行实地调查，对照SPOT图像与实际地物，检查图像识别 误差，找出图像与实际地物的对应关系，最终总结出SPOT全色波段黑白图像上地物特征的 规律，建立地物解译标志，进行图像解译，提取其有效信息。 1．4软件平台与地形图更新技术流程 地形图更新使用的软件平台有PCI 6．0、ERDAS 8．4、ARC／INFO 8．0、ArcView 3．1、 AutoCAD R14等。图1为地形图更新技术流程图。 2．更新地形图数据库 在进行地形图更新的同时，建立了新地形图数据库，为数字化地形图的空间分析、统 计、查询、科学管理建立了数据基础，这些基础数据是建立数字化管理的坚实基础。 2．1图形数据库结构与图层设计 更新地形图数据库以工程分幅图(每幅图大小为1189mm×420mm)为基础，每一幅图 为一个专题，按分专题的模式建库，每个专题图包括10个更新地形图图层，均以独立的图 层COVERAGE方式存入图库，这样既可以保证系统的灵活性，能使各层信息独立，又可根 据需要自由组合。专题