基于无人机影像环保专题图符号信息研究

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摘要：目前，成熟的无人机遥感业务能够为用户提供清晰度高、可靠度高、时效性高的信息数据。在很大程度上能够体现比卫星、航空遥感更多的优越性。地图是传输地理环境信息的载体。为提高地图在环境保护领域的作用，专题图是很好的解决手段。地图符号地图的基本内容，它用形状、大小、色彩不同的图形和文字以及多种组合来表达丰富的含义。专题地图符号是地图直观的语言，在制图过程中为表达不同标示物，需要定制对应的专题地图符号。将专题图与无人机影像数据融合具有高可行性的。无人机的优势在于其弥补了卫星遥感、航空遥感的不足。拟以辽宁省已使用无人机进行环评的项目为例，制定基于无人机遥感影像信息分类体系，建立对应的影像数据库和制图符号，期望能为将来的环评工作提供参考和依据。有利于分类体系的推广应用。

关键词：环境保护；无人机遥感影像；专题图；地图符号

中图分类号：P237 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

1无人机遥感在环境保护中的应用

环境与生活的品质有直接的联系，环境保护受到越来越多的关注。对于建设项目，其对于水环境、声环境、生态环境等的影响必须经过评价以确定该项目是否合符法律、法规的要求。成熟的、完善的无人机遥感技术，在国土监察、气象遥感等领域就用广泛。环境保护领域中的应用，取得令人满意的效果。对提高应急效率等有着极大助力。及时快捷的灾情信息对于及时制定救援策略，提高救援效率和质量起着至关重要的作用[1]。2008年南方出现罕见雨雪冰冻灾害，在灾情监测勘查、灾情评估、现场救灾指挥、受灾面积估算、灾后重建工作无人机遥感都体现了其优势。2010年郎城、杨永崇等人主要采用三种机型来获取航片，应用近两年航拍的无人机遥感影像完成东胜区土地利用动态监测。2011年12月辽宁省辽宁环境与航空应用工程中心采用无人机遥感系统对辽河流域现状航拍和遥感监测，影像分辨率为0.1m。遥感监测对辽河生态系统现状全面评价。将无人机遥感应用在环保领域辽宁走在了国内的前沿。随之，2012年辽宁环境航空应用工程中心利用通航研究院研制完成的sy-1型低空无人机遥感系统，选用高分辨率面阵CCD数码相机作为遥感设备，对辽宁省锦州市第二、三污水处理厂进行规划环境影像评价，通过遥感目视解译以及将无人机遥感影像作为规划底图，为环评工作提供数据支持和依据。将遥感影像与专题图联系起来是一个具备实用价值的课题。当需要对偏远的地区地形图作为底图供保用，精度低或年代久远是不能满足的使用的[2]。多光谱成像仪生成多光谱图像，提供污染状况信息的专题图。另外，无人机遥感系统生成高分辨率遥感影像甚至还可以辨识出该区域内不同植被类型的相互替代情况，这样对区域内的植物生态研究也会起到参考作用[2]。

2 研究对象概况

地理位置上，丹东港位于辽东半岛东部，鸭绿江入海口西岸，南临黄海，是辽东半岛港口群中距离朝鲜半岛和日本列岛最近的港口[3]。丹东港现有大东港区（海港）和浪头港区（河港）两个港区，共有生产性泊位15个，其中大东港区是我国北方天然不冻良港，共有万吨级以上泊位10个，港区内有油品专业码头1座。港口工程分多期进行。有部分项目还在处于报批或未开工，对于建设项目环保管理的手段提出考验。通过无人机拍摄的高清图片，工作人员在对图片进行处理后能够清楚明了地得到该建设项目的信息，为作出决策提供详实、实时的佐证。

3无人机遥感技术

无人机遥感技术是无人驾驶飞行器技术与遥感技术的结合。即自动化、可编程飞行与遥测、遥控、通讯、GPS差分定位的综合技术。该系统能快速获取土地资源和环境等的空间遥感信息，可为后期处理遥感影像数据提供高分辨率的数据。其具有成本低、损耗低、高时效性、可灵活使用等诸多优点。无人机遥感技术是由空中部分、地面部分组成。其中空中部分由遥感传感器、遥感空中控制、无人机平台组成；地面部分由航迹规划、无人机地面控制以及数据接收显示部分组成。遥感影像覆盖范围广、获取周期短、相对于卫星与航空遥感受自然条件限制少，能为环境保护提供高时效、高精度的数据。相比于普通GOOGLE地形图，无人机遥感影像时效性更高、分辨率更高、能更准确反映项目周边实际情况。遥感技术已在建设项目水土保持监测中、环境影响评价中、环保验收中等工作中得到应用，并取得了不错的效果。

4信息科学分类理论研究

《建设项目环境保护管理办法》规定凡从事对环境有影响的建设项目都必须执行环境影响评价制度和“三同时”制度。所谓“三同时”是指“建设项目需要配套建设的环境保护设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用”。同时设计、同时施工是“三同时”的基础，同时投产使用是“三同时”的关键。港口包括生态环境、声环境、振动环境、电磁环境、地表水环境、环境空气、固体废物污染等，因目前无人机遥感载荷能力限制，难以获取环境振动、声及电磁环境等信息。

地图符号的基本图形要素可称为符号构成元素。基本因素，是地图上最小的图解单元。位置、形状、色彩、尺寸、网纹、方向和注记构成符号的要素。从结构上看，产生意义的不是符号本身，而是符号的组合关系。因此，归根结底，各类关系和结构落实在地图上，体现于点、线、面符号之中（图3.1）。一个专题符号的意义达成，核心任务是要处理语义和语法层的关系。专题图中，符号要素的特性如下表（表3.1）：

针对符号形态与专题图需求，拟按以下原则分类：

符号构成元素设计应遵循的基本原则应该是，最大限度地利用每个符号构成元素的最佳表达效果，寻求科学的组合模式，能系统、完整、充分地显示专题要素，并和制图目的、用途、主题相一致[4，5]。大体上分类可以遵从这可规则：点、线、面，又通过其规则性与否区分球体、棱锥和棱柱等及曲线、弧线等，还可以通过方向性箭头来表达动态变化，并且与静态变化来表达不同态势。而通过以语言学来描述，这些就是构成具有语义的符号。符号构成元素和其所表示的专题要素特征，有了相对复杂的关系，基本可以通过模糊理论来对他们进行组合，而不是是明确的逻辑关系。

简单的分类应满足几个原则：科学性原则、重要性原则、直观性原则。即应遵循环保专题地图相应规定，各工程属性信息定义明确，能够体现相应环保措施要求，其解译数据库、符号表达依据相关环境保护标准，具有科学依据。对你信息应选取具有代表性、最为重要的指标，舍弃影响小的指标，保证最大程度地反映工程环保信息。提取的属性应是在现有技术条件下，能够在无人机影像上获取的信息，能对建设项目工程做出客观、公正的评价。

5 港口项目科学分类研究

在数据符号化的过程中，对符号进行分类、规范是因不同需求而变。在环保专题图中针对对像不同，可以通过形状（可借鉴现有图例、符号设计方法、经验）、颜色不同，来表达对像的要素。首先，以颜色不同来表达项目工程的建设情况。这样有利于对其进行环境保护管理。如下表：

确定制图符号及对应对像关系，定下分类规则。包含了多种属性的符号是为分类符号。分组符号利用不同形状、大小、颜色、图案可以表达符号对应对像的多种状态。这种分类的表示方法能够反映出要素的数量或者质量的差异。重要的是对地理信息的决策作用提供了支持。将符号入库以便于以后使用。

6结语

规范的专题图地图符号是专题图能有效地得到应用基础。其直观性与数字化既便于认知，也便于统计。统一的图式符号也使得专题制图数字化、规范化地快速发展，为环保事业增一分力。

参考文献

[1]雷添杰，李长春，何孝莹.无人机航空遥感系统在灾害应急救援中的应用[J].自然灾害学报.2011（01）：178-83.

[2]朱京海，徐光，刘家斌.无人机遥感系统在环境保护领域中的应用研究[J].环境 保护与循环经济.2011（09）：45-8.

[3]古毅良，李波.丹东港海事发展现状分析与对策[J].丹东海工.2008（00）：6-8.

[4]马耀峰.专题地图符号构成元素的研究[J].地理研究.1997（03）：23-31.

[5]王宇红.专题地图可视化符号自动生成的研究[硕士]：陕西师范大学；2004.