人類(lèi)的本性就是不斷的探索周?chē)h(huán)境,地圖是對(duì)周?chē)h(huán)境信息的長(zhǎng)久記錄。傳統(tǒng)的地圖依賴(lài)于人們的觀測(cè)、整理。近年來(lái),航天攝影和衛(wèi)星成像技術(shù)為改善制圖過(guò)程不斷地提供有價(jià)值的信息,因而遙感影像在制圖中也變得越來(lái)越必不可少。
衛(wèi)星的全球覆蓋
過(guò)去,衛(wèi)星影像通常只作為地圖的背景,創(chuàng)建一些在視覺(jué)上能引起興趣的區(qū)域。而現(xiàn)在,衛(wèi)星影像快速發(fā)展,已經(jīng)成為地圖制圖重要的信息源。衛(wèi)星傳感器可以為制圖員直接獲取影像提供便利,包括獲取大范圍地理區(qū)域的影像,并且重訪地球的周期縮短為一天。除了大范圍的覆蓋,這些傳感器還可以記錄除可見(jiàn)光波段以外的波譜信息,為傳統(tǒng)信息收集作了補(bǔ)充。例如,為了跟蹤冰島Eyjafjallajokull火山灰云的運(yùn)動(dòng)情況,衛(wèi)星影像可以15分鐘更新一次,幫助當(dāng)局確定飛機(jī)的安全航行區(qū)域。
衛(wèi)星影像的最大好處是有規(guī)律的定期全球覆蓋。衛(wèi)星影像是滿足全球環(huán)境組織定期全球監(jiān)測(cè)(如聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約京都議定書(shū))要求的最可行的方法。衛(wèi)星遙感特別適合完成京都議定書(shū)的要求——跟蹤全球變化,包括系統(tǒng)地觀察土地覆蓋、建立碳庫(kù)存量基線以及量化土地覆蓋和地上生物量的變化。衛(wèi)星影像有助于全球變化的例子還包括繪制亞馬遜雨林破壞圖以及監(jiān)測(cè)海冰變化范圍。
創(chuàng)建更好的地圖
衛(wèi)星影像適合國(guó)家或區(qū)域尺度的制圖。在歐洲,歐盟的全球環(huán)境和安全監(jiān)測(cè)(GMES)項(xiàng)目(包括陸地、海洋和大氣監(jiān)測(cè),氣候變化建模、以及各種應(yīng)急響應(yīng)和與安全相關(guān)的項(xiàng)目)中大量使用了衛(wèi)星影像。其中包括CORINE系列地圖——記錄了歐洲國(guó)家1990年、2000年和2006年的土地覆蓋情況。通過(guò)使用衛(wèi)星影像中的信息,如城市擴(kuò)張的速度或者商業(yè)建筑的數(shù)量,分析人員通過(guò)對(duì)比地圖就可以發(fā)現(xiàn)土地覆蓋隨時(shí)間的變化情況,據(jù)此制定某些關(guān)鍵區(qū)域的發(fā)展規(guī)劃。這種大范圍區(qū)域的定期制圖只能使用衛(wèi)星影像提供的信息。這種制圖對(duì)于檢查區(qū)域內(nèi)自然以及人為環(huán)境的變化是非常重要的。
目前遙感影像在各種制圖的應(yīng)用越來(lái)越多。在過(guò)去的十年里,大量傳感器的空間分辨率達(dá)到了分米級(jí),為專(zhuān)業(yè)人員提供了地理區(qū)域的更精確的細(xì)節(jié)——這種精度在之前只有航天測(cè)量才能達(dá)到。
繪制城市單個(gè)要素(如建筑、樹(shù)木以及汽車(chē))的能力為面向更多用戶(土木工程師、城市規(guī)劃人員、物流公司和市級(jí)政府)制作包含地理空間信息的地圖開(kāi)辟了可行的空間。目前,可以使用新一代圖像分析技術(shù)(如ITT公司圖像分析軟件ENVI中的自動(dòng)工具)更新和補(bǔ)充現(xiàn)存GIS圖層。這種應(yīng)用的例子還包括達(dá)到專(zhuān)家級(jí)圖像分析結(jié)果的自動(dòng)工具,例如在整個(gè)影像中提取感興趣特征地物的分類(lèi)工具。
在關(guān)鍵時(shí)刻,比如說(shuō)自然或人為災(zāi)害影響某一地理區(qū)域之后,衛(wèi)星快速重訪該地區(qū)的能力使快速制圖成為可能。遙感已經(jīng)成為災(zāi)后救援工作的重要組成部分,在海地和中國(guó)汶川地震、英國(guó)北部洪水以及2004年末印度洋海嘯中都得到了充分的應(yīng)用。大量的關(guān)鍵救援任務(wù)都使用了包含遙感圖像信息的地圖,包括定位受災(zāi)地點(diǎn)、定量受災(zāi)程度、確定到達(dá)醫(yī)院或警局的安全路線。
未來(lái)遙感影像在制圖領(lǐng)域的發(fā)展
遙感技術(shù)的發(fā)展將進(jìn)一步提高制圖的質(zhì)量,并擴(kuò)大這種地圖的應(yīng)用范圍。在軌衛(wèi)星數(shù)量的增加及其監(jiān)測(cè)能力的增強(qiáng)將擴(kuò)展圖像的應(yīng)用范圍。例如,GeoEye-2衛(wèi)星提供25cm的分辨率,也就是說(shuō)更細(xì)微的特征地物,如道路標(biāo)記,也可以在地圖上識(shí)別出來(lái),這種信息在地圖上標(biāo)注出來(lái)就可以在更多的應(yīng)用中發(fā)揮作用。除此之外,圖像處理技術(shù)的提高,如類(lèi)似ENVI的軟件包的自動(dòng)化發(fā)展將提高從遙感影像上提取標(biāo)準(zhǔn)地圖產(chǎn)品的生產(chǎn)率。
在世界各地,遙感影像已經(jīng)成為制圖過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從災(zāi)后救援到城市管理,越來(lái)越多的人會(huì)利用遙感影像從中獲取豐富的信息。(編譯 李曉璐)
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