遥感影像与专题地图在海岸带地物识别中的应用

遥感影像与专题地图在海岸带地物识别中的应用

周 晔

（南京师范大学地理科学学院，210097，江苏南京）

[摘要] 本文首先通过对遥感及其分辨率与地图及其比例尺的介绍，揭示了遥感影像与地图之间相互关系，即栅格与矢量的关系。随后以江苏省沿海中部大丰市王港附近地区的海岸带的土地利用及土地覆盖状况的调查为例，分析了通过对遥感影像的判读来了解其土地覆盖类型，并判断其土地利用的类型，同时我们通过对专题地图的判断来证实土地利用类型的恰当与否。研究证明，取得了较好的效果。

[关键词] 海岸带，遥感影像，专题地图，分辨率，比例尺，应用

0 引言

丰富的资源，优越的自然条件和良好的地理位置，是海岸带成为人类活动最活跃和最集中的地域，世界人口的三分之一居住在各大陆上宽约60公里的沿海地带，海岸带对人类的生存和发展发挥着巨大的作用。我国拥有着长达18000多公里的大陆海岸线和14000公里岛屿岸线，开发历史悠久，经济发达，特别是近年来，随着沿海地区经济的快速发展，海岸带资源开发力度的进一步加大，为了合理开发海岸带资源和保护好环境迫切需要快速、准确地获取海岸带的实时的、动态的资料和数据，为了海岸带开发利用规划及监测管理提供科学依据，遥感技术作为目前发展最为迅速的高技术领域之一，在其中起到了重要的作用。我们可以通过对遥感影像的判读来了解其土地覆盖类型，并判断其土地利用的类型，同时我们通过对地图的判读来证实土地利用类型的恰当与否。

1 地图比例尺

1.1 地图

地图是遵循一定的数学法则，将客体（一般指地球，也包括其它星体）上的地理信息，通过科学的概括，并运用符号系统表示在一定载体上的图形，以传递它们的数量和质量在时间与空间上的分布规律和发展变化[1]。

地图的载体有不同的介质，最常见的是纸与屏幕，它们有共同的构成要素，即图形要素、数学要素、辅助要素及补充说明。图形要素是地图所表示内容的主体。而数学要素是保证地图具有可量性、可比性的基础。它主要包括地图投影、坐标系统、比例尺、控制点等。 1.2 地图比例尺

要把地球表面多维的景物和现象描写在二维有限的平面图纸上，必然遇到大与小的矛盾。解决矛盾的办法就是运用上面所谈及到的比例尺，按照一定的数学法则，运用符号系统，经过制图概括，将有用的信息缩小表示。为了使地图的制作者能按实际需要的比例制图，也为了使地图的使用者能够了解地图与制图区域之间的比例关系，以便用图，在制图之前必须明确制定制图区域的缩小的比例。可以看出，比例尺是表示地图图形相对于地面实体的整体缩小程度，具体指的是图上长度与相应地面之间的长度比例，即L/D=1/M。式中L代表图上距离，D代表与L相对应的地面距离。L与D均为同一长度单位，通常将分式中的分子即图上距离作为1，分母即地面距离与对应图上距离的倍数。

例如：在1：10000图上，量得两点之间距离为15cm，则实地地面距离D=15cm×10000=150000cm（即1.5km）。

我们可以按比例尺的大小，将地图分为大、中、小三类。大于1:10万（包括1:10万）比例尺的地图，称为大比例尺地图；小于1:10万，大于1:100万比例尺地图，称为中比例尺地图；小于1:100万（包括1:100万）的比例尺地图，称为小比例尺地图。我国把1:100万、1:50万、1:25万、1:10万、1:5万、1:2.5万、1:1万、1:5千这8种比例尺的地形图规定为国家基本比例尺系列地形图。

对于不同比例尺的地形图，其几何精度和内容详细程度都有很大区别。因此，具体用途和服务对象也有所不同。

例如1:1万地形图是国家重点建设项目和农田基础设施的基本用图；1:5万地形图多用于重点工程的规划设计和布局，以及地质、水文等自然资源的普查或综合调查；1:100万的小比例尺地形图，由于它的制图概括比较高，所以在图上只能反映地理要素的最主要特征。在国民经济建设中，可用以从宏观上了解国家的自然条件和资源的基本情况，以及进一步制订自然田间改造和资源开发利用的总体规划。同时也是编制小比例尺普遍地图的基本资料。

2 遥感空间分辨率

2.1 遥感技术

遥感（Remote Sensing,RS）通常是指通过某种传感器装置，在不直接接触的情况下，获取研究对象特征信息，并对这些信息进行提取、加工，表达和应用的一门综合性的科学和技

术[2].狭义地理解，遥感主要是指空对地的遥感，它主要以电磁波为媒介，利用目标物体放射和反射电磁波的特征不同来获取地球表面信息[3].

从总体上看，遥感技术系统的工作过程由三个基本环节组成[4],即遥感数据获取、处理和应用，反映遥感技术系统中的信息过程。 2.2 遥感空间分辨率

遥感数据（主要使图像数据）获取技术系统主要包括遥感平台、遥感器、数据传输和数据前处理技术。遥感平台是用来搭载各种遥感器的运载工具，它的运行高度、运行周期和稳定性直接影响遥感影像获取的范围、频度及空间分辨率、图像畸变等重要特征。

遥感影像归纳为三方面特征，即几何特征，物理特征和时间特征。这三方面特征的表现参数即为空间分辨率，光谱分辨率和时间分辨率。

我们所提到的遥感分辨率就是指空间分辨率，即，地面分辨率，指遥感仪器所能分辨的最小目标的实地尺寸，也就是遥感影像上一个像元所对应的地面范围的大小。或是地面物体能分辨的最小单元。

例如Landsat-TM的1~5和7波段，一个像元对应的地面范围是28.5m×28.5m,概略说其空间分辨率为30m。

航天遥感的空间分辨率不断在提高。20世纪60年代，卫星遥感的空间分辨率主要以千米计，70年代突破100米，80年代突破30米，80年代中期达到20-10米，目前商业卫星遥感影像数据则可达米级，军用侦察卫星数据则可达厘米级甚至更高。例如美国的“海洋卫星”（Seasat）的空间分辨率为25m；加拿大的“雷达卫星”（Radarsat）的空间分辨率为1300m等。

2.3 各种遥感目的对空间分辨率的要求

由于遥感制图是利用遥感影像来提取专题制图信息的，因此在遥感影像空间分辨率时要考虑以下两点因素：一是判读目标的最小尺寸；二是地图的成图比例尺。所谓判读目标就是专题制图的制图对象对空间不同规模的制图对象的判读与识别，在遥感影像的空间分辨率方面都有相应的要求（表1.）[5]

表1 各种遥感目的对空间分辨率的要求

Ⅰ.巨型环境特征

森林清

查 400m

地山区植

壳 10km 被 200m 成矿山区土地类

带 2km 型 200m 大陆海岸带变

架 2km 化 100m 洋渔业资源管理与保护 流 5km 100m

森林火灾预

报 50m 森林病害探

测 50m 港湾悬浮质运动 50m 污染监

测 50m 城区地质研

究 50m

自然地

带 2km 生长季

节 2km Ⅱ.大型环境特征 区域地

理 400km 矿产资

源 100km 海洋地

质 100km 石油普

查 1km 地热资

源 1km 环境质量评价 100m 土壤识

别 75m 土壤水

分 140m 土壤保

护 75m 灌溉计

划 100m

Ⅲ.中型环境特征 作物估

产 50m 作物长

势 25m 天气状

况 20m 水土保

护 50m 植物群

落 50m 土种识

别 20m 洪水灾

害 50m 径流模

式 50m 水库水面监

测 50m 城市、工业用水 20m 地热开

发 50m 地球化学性质、过程 50m

交通道路规

划 20m Ⅳ.小型环境特征 污染源识

别 10m 海洋化

学 10m 水污染控

制 10~20m 港湾动

态 10m 水库建

设 10~50m 航行设

计 5m 港口工

程 10m 鱼群分布与迁移 10m 城市工业发展规划 10m

城市居住密度分析 10m

城市交通密度分析 5m

3 遥感影像和地图之间的关系

3.1 遥感影像和地图

地理信息系统（Geographic Information Systems,GIS）是一种采集、储存、管理、分

[6]

析、显示与运用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。 地理信息系统空间数据类型主要有矢量数据和栅格数据。矢量数据包括有拓扑信息，经常应用于地理空间关系的分析，就如前面所讲的地图，就是具有矢量性；栅格数据则易于表示面状要素，经常在图像数据处理过程中使用，与之对应的是遥感影像。

同一区域的遥感影像与地图是可以相互间进行参照、对比、转换的，因为它们所表示的同一区域空间数据的两种不同表示类型。

我们选择以江苏省沿海中部王港附近海岸带为研究区，以土地利用现状和土地覆盖为主要内容，分析和探讨一下遥感影像与专题地图在资源环境调查中起到的作用。