基于影像融合的Map GIS K9交通专题图制作研究

袁 媛，向怀坤，张文绩

(1.深圳职业技术学院汽车与交通学院，广东深圳518055;2.中地数码集团，湖北武汉430073)

一、引 言

在卫星遥感领域，利用多传感器间各自的优势和特性，将同一目标或区域的多个传感器采集的不同影像进行像素级融合，可得到信息更丰富、更真实、更清晰的遥感影像，从而为进一步的分析处理做准备［1］。MapGISK9作为我国地理信息系统领域应用广泛的工具，其先进的遥感影像处理平台和数字制图平台，为多光谱影像和全色影像的融合、遥感影像数字化和专题图的制作提供了便利的条件。本文利用MapGIS K9遥感影像处理平台将全色影像和多光谱影像进行融合，形成既有正确的投影信息又有丰富的色彩和较高分辨率的影像，以融合后的影像为底图制作交通专题图，并对拓扑检查和影像融合中出现的问题提出解决的方案。

二、Map GIS K9软件简介

MapGISK9是中地数码集团采用新一代GIS架构技术和开发模式研发出来的面向网络的超大型分布式地理信息系统基础软件平台，是全球唯一提供GIS搭建式数据中心集成的开发平台，拥有将GIS与遥感处理完全融合的能力。

MapGISK9的基本功能包括海量无缝图库管理、数据库管理、地图制图、空间分析、网络分析和多源影像分析与处理等，作为中国具有完全自主知识产权的GIS领军软件，有着非常显著的优点:①先进的体系架构;②强大的海量空间数据管理能力;③高效的异构数据管理集成能力;④ 丰富、多层次、多方法的二次开发技术;⑤ 实用化的真三维动态建模与可视化;⑥ 多方位、多层次的遥感影像处理分析能力。

基于MapGISK9环境下的交通专题地图制作，正是利用其先进的体系架构、强大的空间数据管理能力、多方位和多层次的遥感影像处理分析能力，图形化各类交通专题数据，使其更加直接、快速、充分地在地图上显示，其功能和用途已大大突破了传统意义上的交通专题地图。

三、遥感数据融合

遥感卫星影像在空间分辨率、时相分辩率和光谱分辨率之间存在着高度相关性。由于各传感器本身设计与实现的局限性，使得遥感影像的光谱分辨率与空间分辨率之间存在着此消彼长的关系。具有较高光谱分辨率的传感器虽然可以通过大量的电磁波段获得地物的不同光谱响应，但却无法获得最优的空间分辨率;反之亦然。

影像融合是将多源遥感影像按照一定的算法，在规定的地理坐标系中生成新影像的过程。本文基于像素级的加权融合算法将多光谱影像和全色影像进行融合。令A为比例系数，B为平移系数，Hi、Hj表示权重，此权重可根据实际应用中被融合影像i和j的重要程度确定，为减少冗余度也可运用相关系数确定融合影像的权重，形成以像元为处理对象的加权融合算法

此算法将具有丰富光谱信息的多光谱影像和具有高空间分辨率的全色影像进行融合，获得既有正确投影信息又有丰富色彩和较高分辨率的交通专题图制作底图，为地物分类、目标识别等一系列处理提供了充分的保障。

四、交通专题图制作

1.交通专题图制作的基本原理

交通专题地图是按照交通信息主题的要求，突出而完善地显示与交通相关的多种要素，其他要素则作为地理基础概略表示，形成地图内容交通专题化、形式各异、用途专门化的地图。交通专题地图包括两大基本要素:地理底图要素和交通专题要素。地理底图要素反映地物的空间位置与地理背景;交通专题要素突出反映与交通相关要素的分布、比例及与其他因素的关系，如道路种类、分布、比例、加油站的分布和汽车维修站的分布等。交通专题要素是交通专题地图内容的主体［2］。

2.制作流程

(1)制图前准备

准备好相同区域的多光谱影像和全色影像各一幅，在MapGIS K9中建立数据库，并将影像导入数据库。依据规范，将道路分为4个等级［3］，见表1。

表1 交通专题图道路分级

(2)获取地理位置信息

1)在遥感影像平台中，设置源坐标系和目的坐标系，点击投影点，对全色影像进行单点投影变换，提取其经纬度信息。

2)用提取的经纬度信息，在“地球在线”网站上查到当前点坐标的详细地理位置，如中国安徽省黄山市休宁县徽光路。

3)切换到其他电子地图，调整到合适的比例尺来收集到该区域较全面的信息，然后参考这些信息绘制地图。

(3)影像校正

两幅影像内容均为同一地区，但多光谱影像没有正确的坐标，需参照有正确坐标信息的全色影像进行校正，利用MapGISK9遥感影像平台对多光谱影像进行校正，多项式模型属于一种近似校正方法，在卫星影像校正过程中应用较多。校正时先根据多项式的阶数在影像中选取足够数量的控制点，建立影像坐标与地面坐标一一对应的关系，将整幅影像进行转换。

1)在“影像预处理”菜单下选择“几何校正”，以多项式模型进行影像几何校正。

2)在“控制点量测工具栏”中选择“打开参考影像”来打开全色影像。

3)删除多光谱影像原有的控制点信息，参照全色影像在多光谱影像上添加控制点，选取地面特征明显的地方作为控制点，如河流拐角处等，如图1所示。

图1 添加控制点

4)添加控制点后，选择“几何校正流程窗口”上的“重采样”，选择校正影像的路径。影像重采样完毕后，将影像保存起来，并添加到MapGIS K9遥感影像平台中，如图2所示。通过卷帘显示对比，可看到校正后的情况:左面一层是原来的全色影像，右面是校正后的多光谱影像，两者对比，位置基本一致，但是分辨率相差比较大。

图2 卷帘显示对比

(4)影像融合

在“影像预处理”菜单下选择“影像融合”，选择全色影像与多光谱影像，并点击“选择所有波段参与融合”，输出融合后的影像。

理论上融合后的影像会有全色影像的高分辨率和多光谱影像的丰富色彩，但由于校正的误差较大或者其他因素，融合后的影像可能不符合使用的要求，这时需要重新校正多光谱影像，再与全色影像进行融合［4］。

(5)影像矢量化

①建立图层

根据由谷歌、天地图、百度地图及相关资料，建立相应的图层，如河流、湖泊、国道、省道、城市主干道、城市次干道、城市支路、学校、酒店和加油站等。

②系统库管理及图例板制作

系统库包括符号库和颜色库。符号库用于管理、存储、定义各类符号，如子图、线型、图案等;颜色库则提供颜色的绘制与存储。由于软件平台本身提供的系统库并不能满足制图需要，因此要进行符号库的编辑，如银行、加油站、医院等图标［5-7］。

图例文件在编辑好的系统库基础上进行。图形输入前，先根据图的内容建立完备的图例文件，以方便制图时添加和调用。

③图形编辑

在底图上输入点、线、区和注记等信息。

④拓扑检查

在矢量化道路时，尽管用 F12键捕捉，但还会出现线头超出内图框以及区边界超出内图框的情况，这些都违反了拓扑规则，一个巧妙的解决方法就是利用“通用编辑”菜单下的“工程裁剪”功能，以内图框手动拓扑造区，然后点击“通用编辑”下的“工程裁剪”，选择存储的数据库，对超出图框的线、区进行裁剪。

道路图层的边缘线和道路网中道路的连接，有时显示完好，放大后却发现没有连接好，利用线编辑菜单栏下的“线节点平差”，将其连接，以正确表达实际的地理位置。

⑤属性输入

对图层进行属性输入，查看属性就可以看到图层的内容，也可用于统计或空间分析。

(6)地图整饰及输出

1)地图注记。地图注记工作是按照一定的字体、规格和排版规律把地理要素的某些属性字段标注在图面上，MapGIS K9地图编辑板块可以根据地物的某些属性进行动态注记［8］。

2)地图布局与输出整饰。在一幅地图配置完成后，给地图加图廓、地图名称、图例、地图比例尺、指北针等元素，以达到出版打印的完整效果。

3)地图打印。设置完后，选择输出光栅文件，选择好存储路径，然后打印即可。

五、结束语

本文探讨了利用MapGIS K9遥感影像处理平台将全色影像和多光谱影像进行融合的方法，通过融合获得既有正确投影信息又有较高分辨率和较丰富色彩的影像，以融合后的影像为底图制作交通专题图。

［1］刘哲，郝重阳，刘晓翔，等.多光谱图像与全色图像的像素级融合研究［J］.数据采集与处理，2003，18(3):296-301.

［2］边雪清，韩有文，王海芹.专题地图制图系统设计与实现［J］.测绘科学，2009(S1):165-176.

［3］何红，朱志斌，王云龙.基于MapInfo的道路专题图制作及投影配准方法探讨［J］.科技广场，2009(11):110-112.

［4］刘继林，李军.多源遥感影像融合［J］.遥感学报，1998，2(1):47-50.

［5］张燕燕.专题地图图例和符号的比较及设计初探［J］.测绘通报，1992(5):31-33.

［6］党安荣，乔彦友.地理信息系统图例库的研究［J］.地理科学，1996，16(4):370-376.

［7］王乐，牛雪峰，王明常.遥感影像融合技术方法研究［J］.测绘通报，2011(1):6-8.

［8］吴信才.地理信息系统原理与方法［M］.2版.北京:电子工业出版社，2009.

［9］易文虎，江斌，马严辉.利用多源遥感数据制作专题图［J］.工程勘察，2009(S2):467-474.