地质灾害遥感解译应用于地质灾害调查具有及时、快速、准确和经济的特点, 已广泛应用于地质灾害日常调查、监测以及突发性地质灾害的应急调查、动态监测和损失评估中。在2008年“ 5· 12” 汶川地震灾害中, 地震诱发了大量的次生地质灾害, 中国地质调查局等单位在获得的研究区震后多源遥感影像的基础上进行了快速的遥感解译, 并绘制了研究区的地质灾害分布图, 为进一步研究汶川地震次生地质灾害的发育规律、发生机理、预测理论、灾区恢复重建与选址等问题提供了重要的基础信息^[1]。在2010年“ 8· 7” 甘肃舟曲泥石流灾害中, 中国国土资源航空物探遥感中心利用灾后航空摄影数据, 结合国家基础地理信息数据库, 快速进行了舟曲县的地质灾害遥感解译, 进而展开对比分析, 获得了倒塌城镇房屋, 受害公路、桥梁、农田、林区以及堰塞湖、泥石流、滑坡等各种灾情的位置、类型、规模、分布特征等信息, 为救援工作提供了有力依据, 赢得了宝贵的抢险救灾时间^[2]。

地质灾害遥感解译成果的信息产品和表现形式主要是遥感影像专题图, 无论使用什么样的制图软件, 都需要将解译结果进行繁琐的编辑、渲染、符号化甚至数据格式转换, 需要熟悉各类软件操作, 费时费力^[3]。相对于二维环境, 三维环境下的地质灾害遥感解译能够将高精度正射遥感影像与DEM数据叠加建立三维地形, 从而提供真实、直观的地理地貌环境, 更有利于地质灾害信息交互解译和信息提取, 已在具体工作中得到了广泛应用^{[4, 5, 6]}。而三维环境图层多、信息量丰富, 更难以通过第三方GIS或CAD软件进行制图输出。

本文以中国地质调查局遥感解译专题图相关制图规范为依据^{[7, 8]}, 研究在三维环境下地质灾害遥感解译成果的专题图层设置、符号化、渲染和专题图版面布局, 实现遥感解译成果的自动制图和一键式输出的方法。

三维环境下地质灾害遥感解译成果的输出图件是以遥感图像为底图, 附加上各种可选择的GIS图层、图像图层、标注图层等栅格或矢量图层, 再根据一定的数学法则将解译成果以符号化的点、线、多边形等对象绘制于底图上, 从而形成能够准确直观表达地质灾害信息及地理分布情况的专题地图, 其主要作用是为地质灾害防治和应急业务提供基础数据。本研究以中国地质调查局遥感解译专题图相关制图规范为依据, 根据地质灾害三维遥感解译的技术框架^[9], 采用的地质灾害遥感解译成果自动制图输出的技术框架如图1所示。

图1

Fig.1

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	图1 制图技术框架Fig.1 Framework of mapping technology

根据遥感解译成果制图规范, 最终生成的成果专题图的地理底图所需的遥感图像图层以及附加的图像图层主要存储于影像数据库中; 矢量图层(即用户根据解译工作需求加载的专题数据)通过空间数据库存储在三维GIS图层中; 地质灾害遥感解译成果数据以三维GIS图层的形式存储于空间数据库中。同时根据常规制图规范, 专题图需按照成图比例尺和图件类型, 分别设置图名、图例、比例尺、指北针、图幅号、责任表和图廓等地图辅助要素, 其样式和版面布局如图2所示。

图2

Fig.2

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	图2 版面布局Fig.2 Layout of printed sheet

确定了专题图各要素的存储方式、符号化方法以及地图排版、样式后, 可以研制开发一键式制图输出功能, 实现地质灾害遥感解译成果自动制图, 生成一张满足地质灾害调查、监测和应急需求的遥感解译专题图。

基于iTelluro的地质灾害三维遥感解译系统解决了三维环境下的地质灾害人机交互解译, 实现了基于空间数据库的解译目标空间、属性数据一体化存储。基于以上研究成果, 本文在该系统平台之上设计开发了遥感解译成果一键式制图输出模块。模块主要界面如图3所示。

图3

Fig.3

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	图3 模块主要界面示意图Fig.3 Schematic diagram of main interface of module

供选择的出图图层有一般GIS图层、本地影像图层、本地矢量图层和标注图层4种。这些图层的添加是为了丰富遥感底图的信息, 从而更好地描述专题内容。出图的辅助要素主要有图廓、图名、图件密级、标准图幅号(非标准图幅不需要)、指北针、比例尺、图例和责任表等, 地理底图上需绘制经纬网。

制图范围确定有2种方式: 自由选择和标准图幅。自由选择即用户可以直接输入经度和纬度范围, 也可以直接在三维视图中拉框选择出图范围; 标准图幅则根据用户输入的坐标点和选择的比例尺计算其所在的标准图幅号, 该标准图幅即出图范围。添加的出图图层, 可设置其透明度, 以避免对基础遥感影像的遮挡。经纬网的间隔可根据出图范围来自动确定, 也可手工设置。

利用已有的地质灾害遥感解译数据进行制图输出, 系统出图过程和所得结果如图4所示。

图4

Fig.4

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	图4 遥感解译专题图Fig.4 Thematic map of remote sensing interpretation

从生成的地质灾害遥感解译成果图来看, 本系统实现了三维环境下的地质灾害遥感解译成果一键化自动制图输出, 省时省力, 无需借助于第三方软件, 对地质灾害遥感调查、监测和应急业务应用具有重要的现实意义。

本研究解决了三维环境下地质灾害遥感解译成果制图中需借助第三方软件进行编辑、格式转换等繁琐操作才能输出成果产品的难题, 实现了解译成果根据需求, 自动完成符号化、渲染和专题图输出, 提高了地质灾害遥感应用的工作效率, 对促进和深化遥感技术在地质灾害调查、监测和应急救援中的应用具有一定现实意义。