基于影像背景的关注设施专题图制作探讨

乔亚明，常晓滢，李晓明，陈 杨

（1.西安测绘总站，陕西 西安 710054；2.中国人民解放军94654部队，江苏 南京 210046）

关注设施专题图通常为大比例尺地形图，是以1∶25 000、1∶50 000等标准系列比例尺地形图、航空相片或卫星影像为底图，辅以现势性较好的影像数据，利用地图符号、注记表达地图要素信息，并在其上反映关注设施地理特征及其空间分布的专题地图。该类专题图突出表现了关注设施的组成分布情况以及周围相关设施情况，对于水利施工、灾害预防具有非常重要的意义。制作传统专题图对制图人员综合素质要求较高，且从业人员数量需有一定规模，制作周期较长。随着各测绘单位改革调整、转型发展的逐步深入，关注设施专题图制作人员少、任务重的矛盾日趋突出，很难满足高速快捷的制图需求。本文提出了在应急保障时利用基于影像背景的关注设施专题图替代传统专题图的方法，并讨论了二者的差异。基于影像背景的关注设施专题图是以航空相片或卫星影像为背景，采集关注设施区重点地物要素，添加等高线、高程点、注记、行政区划界线等要素形成的专题图。其图面内容主要由影像构成，以影像地物取代大部分地物要素采集，突破了传统专题图的制图约束，使作业人员从大量的地物采集工作中脱离出来，减少了制图工作量，缩短了成图周期，提高了专题图的制作 效率[1-2]。

1 关注设施专题图制作流程

基于影像背景的关注设施专题图与传统专题图的制作方法基本类似，只是在细节上略有不同，传统专题图以正射影像或地形图为底图，采集完整的地图要素和注记制作；本文所述专题图以影像为背景，采集部分地图要素和专题信息制作，制作流程如图1 所示[3-4]。

图1 基于影像背景的关注设施专题图制作流程图

1.1 影像数据选择

由于关注设施区影像数据来源复杂多样，存在一个 区域搜集到多个多类影像资料的情况，因此其选用原则为：①优先选择现势性最好的影像资料；②当影像拍摄时间相差不大、经对比分析其表示地理信息无较大差别时，优先选择空间分辨率较高的影像资料； ③当影像现势性和空间分辨率差别较小时，优先选择几何变形较小的影像资料；④按照从前到后的优先级顺序进行选用。

1.2 影像纠正

若选择的影像位置信息不精确，则需进行影像纠正[5]。纠正处理原则为：①附带地理坐标信息的影像应先进行预处理，使其坐标系统、地图投影、中央经线与关注设施专题图保持一致，再进行纠正处理； ②纠正处理应保持原图像的空间分辨率，不得人为降低原图像的空间分辨率；③纠正时同名点应清晰易辨、位置稳定、分布均匀，一般选择建筑拐角、道路交叉口、明显地物标志等，不选择易变动的地物，如河流汇合点、湖泊轮廓点等[3]；④在保证影像范围足够满足关注设施区域的情况下，按成图范围的1.5倍裁切输出。

纠正影像成果应制作精度评估表来计算纠正误差，检核点不得选取纠正过程中的同名点，一般情况下检核点应不少于15个。纠正误差的计算公式为：

式中，m为纠正误差，单位为m；Δx、Δy分别为检查点坐标差，单位为m；n为检查点个数。

1.3 专题信息采集

专题信息采集通过专题符号突出表现关注设施中心点的位置，公路、铁路、河流、非关注点建筑等 一般不采集。信息采集时应遵循的原则为：①采集顺序应合理，同层要素按照“点→线→面、主要→次要”的顺序采集，以减少压盖，方便作业和检查； ②线状、面状要素的采点密度以线状、面状要素的几何形状不失真为原则，采点密度随着曲率的增大而增加，曲线不得有明显变形和折线；③面状要素只采集范围线或轮廓线，关注设施以及图幅内与其属性相关的设施顶部轮廓线应绘制至其地表真实位置。

1.4 地图要素添加

添加等高线、高程点、注记、行政区划界线等影像无法表达的地图要素，采用与背景影像现势性相当的数据，特别是等高线数据，现势性较差的影像一般不能使用，除非可以证明该地区这些年地貌无明显变化。

1.5 专题图地图整饰

专题图地图整饰注记包括图名、经纬网格、地图比例尺、左下角说明注记和右下角说明注记。左下角说明注记应说明采用资料的来源、参考影像的摄影时间与来源以及专题图的制作时间；右下角说明注记应说明该专题图采用的坐标系统、地图投影、中央经线和图幅等高距。

1.6 质量检查

采用三级检查验收和成果审查制度对完成的专题图进行检查，以确保专题图质量。检查内容主要包括专题图数学基础正确性检查、图面要素采集误差与缺漏检查、整饰信息正确性检查等。

1.7 成果上交

上交的数据成果包括关注设施专题图印前数据文件、入库数据文件、背景影像tiff文件和tfwTFW文件。

2 基于影像背景的关注设施专题图与传统专题图比较

与传统专题图相比，基于影像背景的关注设施专题图具有地理信息丰富、地物直观、可读性强、工作效率高、成图周期短等特点，降低了识图用图难度，并在一定程度上解决了目前制图人员少与制图任务量大的矛盾；但要取代传统专题图还需考虑以下方面的因素：

1）应用拓展方向不同。传统专题图经过地物采集、符号标注、图面整饰后，底图不再显示在专题图上，图面整洁美观、简单明了。由于其地图要素突出易读，能较好地激发用户的空间想象能力，可作为指挥用图。基于影像背景的关注设施专题图的背景为影像图，内容丰富、真实直观、对识图用图能力要求较低，形象地反映了地势起伏、河流形态，建筑物、道路等地物相对位置清晰明了，增强了地图的可读性，一般作为行动用图。

2）地图取舍原则不同。传统专题图的地图取舍是根据地图比例尺和用途对地图内容或地图图斑进行选择，舍弃的一般为次要点、线状地物或细小面状图斑。基于影像背景的关注设施专题图理论上不存在地图取舍的问题，但存在地物缺失现象，一般是由云雾遮挡、森林遮挡、建筑物遮挡等造成的，这部分被遮挡地物若是关注设施区域，则应根据其他影像进行地物转绘；若不是关注设施区域，则可视情况确定是否转绘。因此，传统专题图取舍由地图综合规范确定，而基于影像背景的关注设施专题图取舍由影像拍摄条件确定。

3）无法进行精确的地物量算。传统专题图中任何地物均可通过量算进行精确定位。经过投影纠正和几何纠正处理后，每个像素都具有坐标信息，理论上是可以进行定位量算的；但由于目前无法开展关注设施区的航空摄影，数字地表模型也较难获取，背景影像不是真正射影像，地物顶部在影像中的位置与其真实位置存在位移，因此基于影像背景的关注设施专题图中的影像地物无法通过量算进行精确定位，限制了其使用的灵活性。

4）地图符号、注记、线划表示很难规范统一。传统专题图的制作有严格的制图规范限制，对地形、地物表现使用的符号、注记、线划、色彩等有统一要求，地图表现形式规范[6]。基于影像背景的关注设施专题图虽突破了传统专题图表现形式的约束，弥补了传统专题图专业性太强的不足，降低了使用门槛；但背景影像没有信息空白区域（不考虑云雾遮挡等特殊情况），本身信息负载量较大[2]，若将传统地图的所有符号、注记等信息都加载进去，将影响影像信息的阅读，且不同影像图面的背景颜色复杂，制图工作者在影像专题图的策划设计阶段应考虑图面注记、符号等颜色与背景影像形成明显色差，以防相互干扰影响识图用图，因此在实际操作中基于影像背景的关注设施专题图的符号、注记、线划等图面内容很难做到颜色统一、内容规范。

3 结 语

与传统专题图相比，基于影像背景的关注设施专题图的符号、注记、线划表示很难规范统一，无法进行精确的地物量算，图面不够简洁明了，存在一些不尽完美的地方，若作业人员充足，作业时间充裕，尽量考虑利用传统方式制作专题图。然而，基于影像背景的关注设施专题图图面清晰易读、立体、直观、保留细部数据、成图周期短，大大减少了制图工作量，提高了专题图的制作效率，在应急保障时不失为一个很好的选择。