地图比例尺与空间分辨率之间的关系_卫星遥感制图最佳影像空间分辨率与地图比例尺关系探讨...

(

40606044)

卫星遥感制图最佳影像空间分辨率与

地图比例尺关系探讨

龚明劼

,

张

鹰

,

张

芸

(

南京师范大学地理科学学院

,

南京

210046)

=

摘

要

>

选择适宜空间分辨率的遥感影像来达到地图成图的

精确度并

且最大

程度反

映地物

的信息

是卫星遥

感制

图需要解决的一个重要问

题

。

本文

重点分析了地图比例尺与遥感影像空

间分辨率

的关系

,

指出

在选择制图

影像空

间分辨率时需要

考虑两个因素

,

一是地图的成图比例尺

,

二是最小地物

的尺度

,

提出

了估算最

佳影像空间

分辨率

的公式

R

=

{

(L

@

M

)

/

2~

R

m

i

n

},

并通过实例验证了该公式的可行性

。

=

关键词

>

遥感制图

;

地图比例尺

;

空间分辨率

=

中图分类号

>

P282

=

文献标识码

>

A

=

文

章编号

>

1009

-2307(

2009)

04

-0232

-03

1

引言

随着遥感新

技术的

崛起

,

传

统地

图制图

发生

了深

刻的

变革

,

逐步形

成了一

个新

的分

支

)

)

)

遥感

制图

学

,

使

地图

的资料来源

、现势性、

制图工

艺都

发生了

明显

的变

化

,

主

要表现在以

下几个

方面

:

¹

覆盖

范围大

,

为短时

期内

编制

大范围中、

小比

例

尺地

图提

供

资料

;

º

信息

的

时效

性

强

,

当前我国城市进

入快

速发展

时期

,

过

去旧

的城

市地图

已无

法满足城市发展

的需

要

,

利用

卫星遥

感的

高空

间分辨

率影

像可很快地实

现比例尺

为

1

B

5

000~

1

B

50

000

的城市

地图更

新

[

1]

;

»

制图的

经济性

,

与传统

方法

相比

,

运

用遥感

手段

制图具有视野广、速度快、质量高、成本低等优

点。

在遥感制图

中

,

选用

适宜的

空间

分辨率

遥感

影像

十分

重要

,

这关系到地

图成图

的精

确度以

及地

物信

息的丰

富程

度。在制作地图

时

,

工作

者往

往是根

据多

年的经

验选

择相

应空间分辨

率的遥

感影

像

,

缺少

科学的

分析

,

有

时可

能因

为选用不当

,

空

间分

辨率偏

低难

以达到

要求

,

或

空间

分辨

率过高使得制图

成本

增加。如

何选取

最佳

空间

空间分

辨率

对遥感制图有着重要

的意义。

2

地图比例尺与遥感影像空间分辨率的关系

在选择制图遥

感影像

的空

间分辨

率时

需要

考虑两

个因

素

,

一是地图的成图比例尺

,

二是最小

地物的尺度。

2

1

1

地图比例

尺

、

遥感

空间分辨率的定义

地图比例尺是指

图上距

离与实

地距离之

比

,

一般

用

1

/

M

表示。

1

B

1

000

000

、

1

B

500

000

、

1

B

250

000

、

1

B

100

000

、

1

B

50

000

、

1

B

2

5

000

、

1

B

10

000

、

1

B

5

000

、

1

B

2

000

、

1

B

1

000

、

1

B

500

是我国十一种基本地形比例尺。比

例尺不但

反映了空

间尺度

,

还隐含着对地图测量

精度和内容详细程度的说明。

遥感图像的

空间分

辨率

,

是

指像

素所代

表的

地面

范围

的大小

,

即像素

的瞬

时视场

,

或指地

面物

体能分

辨的

最小

单元

[

2]

。例如

Landsa

t

7

(

ETM

+

)

遥感

影

像

除

全色

波

段

外

,

各波段一个像素

代表地

面

28

1

5

m

@

28

1

5

m,

空

间分辨

率粗

略为

30

m

。

遥感影像

中

,

Rg

=

R

s

@

f

H

,

其中

Rg

为空

间分辨率

(

线

对

/m

)

,

H

为摄影高度

(

m

),

Rs

为系

统分辨率

(

线对

/m

)

,

f

为成像仪焦距

(mm

)

。而实际空间分

辨率

R

(

m

)

即图

像能够

识别的地面上两个目标的最小距

离可以通过

Rg

/

2

求得。由

此可得

,

如果

Rg

=

1

线

对

/m,

那么

其实

际空间

分辨

率

R

=

Rg

/2=

0

1

5m

。

2

1

2

地图比例尺

与遥感空间分辨率关系的探讨

2

1

2

1

1

地图比例尺与遥感空间分辨率的对应

关系

研究地图

比例

尺

与遥

感空

间

分辨

率的

对

应

关系

问

题

,

首先需要了解人

的视

觉分辨

率。人的

视觉

分辨

率是指

人眼

明视距离

(

25c

m

)

能分

辨的

空间

两

点之

间的

最

短距

离

,

各

种资料对这个数值有不同的看法

:

5

新编地图学教程

6

中指

出两点的最短

距离为

0

1

075mm,

在制

图时

建议

将分辨

率取

为

0

1

1

mm

,

限差定位

0

1

2

mm;

李书楷

[

3]

在

5

遥感时

空信息

集成技术及其应用

6

一书

中指出用

L

andsat

TM

制作

专题地

图时均以

0

1

2

mm

作为适宜专题制图

的像元

空间分

辨率。综

上

,

我们先将人的视觉分辨率定

为

0

1

1~

0

1

2mm

。

根据以上分

析

,

我

们选

取

0

1

1

~

0

1

2

mm

的

视觉

分

辨率

设置公式

,

评估

各类

地图比

例尺

的精度。

在测量

工作

中称

相当于

0

1

1~

0

1

2

mm

(

人的

视觉分辨率

)

的实地水平距离为比

例尺的精度

[

4]

。

A

=

L

/(

1

/

M

)

(

1)

其中

A

为比

例尺

的精

度

,

1

/

M

为比

例

尺

,

L

为

人

眼的

视觉分辨率。根据公式可得各种

地图比例尺精度

,

见表

1

。

表

1

比例尺精度

比例

尺

1

B

10

000

1

B

50

000

1

B

1

00

000

1

B

250

0

00

1

B

500

000

1

B

1

00

0

000

比例尺

L

1

=

0

1

1

mm

1

5

10

25

50

100

精度

(

m)

L

2

=

0

1

2

mm

2

10

20

50

100

200

为了使遥感

图像成

图时

能达到

地图

比例尺

的精

度

,

遥

感影像的空间分辨率应

小于地图比例尺的精度。即

:

Rg

[

A

(

2)

同样

,

我们可

以通过

上述

方法

,

根

据遥

感影

像的

空间

分辨率确定遥感

图像

成像的

最佳

比例尺。

目前

常用的

星载

遥感技术系统

,

见表

2

。

表

2

常用星载

遥感技术系统

系统

Landsat4

,

5

(

T

M

)

Land

sat7

(

ETM

+

)

SPOT

(

多光谱

)

SPOT

(

全色

)

I

KO

NO

S2

CBER

S

光

谱覆盖

范围

/

L

m

0

1

45~

2

1

35

1

1

05~

12

1

5

0

1

45~

2

1

35

0

1

52~

0

1

9

0

1

5~

0

1

89

0

1

51~

0

1

73

0

1

45~

0

1

9

0

1

45~

0

1

73

0

1

63~

0

1

89

0

1

55~

12

1

5

波段数

7

8

3

1

4

11

地

面覆盖

范围

/k

m

1

85

18

5

60

60

11

113

,

890

,

119

1

5

空间分

辨率

/m

30

,

120

30

,

15

,

60

20

10

1

,

4

19

1

5

,

258

77

1

8

,

156

覆

盖周期

1

6

d

1

6

d

3

~

5

次

/26d

3

~

5

次

/26d

1~

3d

26d