高分辨率遙感影像在地理國(guó)情普查信息提取中的應(yīng)用研究

王春陽(yáng)

摘 要 本文以地理國(guó)情普查信息提取為主主題，探討在提取過(guò)程中對(duì)高分辨率遙感影像的應(yīng)用研究。首先結(jié)合我國(guó)地理國(guó)情普查的相關(guān)情況對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述；主要對(duì)信息提取的技術(shù)流程進(jìn)行了說(shuō)明，重點(diǎn)從影像處理、影像分割、過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類、人工解譯和編輯、質(zhì)量檢查方面對(duì)信息提取的方法做了細(xì)致探討。

關(guān)鍵詞 遙感影像；地理國(guó)情；信息提取

中圖分類號(hào) P23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）161-0096-02

1 概述

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)是保衛(wèi)國(guó)家、了解國(guó)家情況、為國(guó)家發(fā)展提供數(shù)據(jù)依據(jù)的重要手段，與軍事、民生、經(jīng)濟(jì)等密切相關(guān)。關(guān)于這方面的問(wèn)題可以通過(guò)英國(guó)人對(duì)我國(guó)雅魯藏布江的發(fā)現(xiàn)來(lái)加以說(shuō)明它的重要性和作用；地理國(guó)情普查的對(duì)象以地表形態(tài)、地表覆蓋、重要地理國(guó)情三大要素為準(zhǔn)。

2 信息提取技術(shù)流程

在我國(guó)的地理國(guó)情普查方面，包括上面所說(shuō)的3大要素，而在不同的要素中又包含不同的子類分級(jí)；比如，在地表覆蓋方面，有耕地、園地、草地等，其中一級(jí)類有12個(gè)，二級(jí)類有58個(gè)，三級(jí)類有133個(gè)，這些地表信息通過(guò)如此劃分之后，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類處理技術(shù)，以光譜、形狀、紋理特征方面的信息分析，可以提取相應(yīng)的簡(jiǎn)化規(guī)則，通常的流程可以分為6個(gè)環(huán)節(jié)，具體是影像處理——影像分割——計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類——人工輔助解譯與編輯——外業(yè)調(diào)查與內(nèi)業(yè)整理——質(zhì)量評(píng)價(jià)與成果整理，以下進(jìn)行具體討論。

3 信息提取方法

3.1 影像處理

影像的糾正、融合等就是影像處理技術(shù)，一般而言在遙感影像制作方面，首先要進(jìn)行幾何校正，也就是說(shuō)，對(duì)系統(tǒng)的誤差與幾何進(jìn)行一些精確化處理，具體是運(yùn)用控制點(diǎn)加以采集、對(duì)模型進(jìn)行糾正性選擇、對(duì)方法的選取加以糾正、還有重復(fù)采樣、精度復(fù)核檢查等；在這個(gè)精確化或者稱之為配準(zhǔn)的過(guò)程中，會(huì)通過(guò)坐標(biāo)、像元空間分辨率、統(tǒng)一影像三者間的關(guān)系調(diào)整，使不同的位置獲得對(duì)應(yīng)的影像匹配信息，融合中以分變換、HIS變換為主。

3.2 影像分割

所謂影像分割就是對(duì)圖像進(jìn)行一些劃分，通常以其特征或典型性為劃分標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行一些目標(biāo)提取，這樣的分割較為清晰、描述合理、易于理解、對(duì)應(yīng)性強(qiáng)，成功指數(shù)非常高，采用的方法為多尺度分割算法，以抽象或壓縮的手段，對(duì)影像加以處理，使低分辨率的對(duì)象擁有高分辨率的像元信息，通過(guò)尺度對(duì)象進(jìn)行地物類型的反饋；以影像分割技術(shù)可以最終讓不同目標(biāo)、相異層次下的信息提取成為可能，分類結(jié)果客觀性可信度高；注意方法運(yùn)用中的參數(shù)定義，分割尺度過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)影響分割后的參數(shù)選擇。例如，以某建筑物為例在經(jīng)過(guò)高分辨遙感影像分割后即如下圖1所示；其中的草圖樣式經(jīng)過(guò)影像分割后，就會(huì)在不同的分割情況下顯示出不同的分辨圖層表示。其中，（a）為原草圖，（b）為圍分割結(jié)果，而分離后的結(jié)果如（c），建筑物處理后對(duì)象后顯示為（d）、（e）為它的水平集，當(dāng)區(qū)域生長(zhǎng)分割后就如圖（f），而且還可以將其中的標(biāo)記分水嶺與均值漂移具體呈現(xiàn)出來(lái)，如圖中的（g）與（h）。

3.3 計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類

以對(duì)象為準(zhǔn)，面向?qū)ο蠹右苑诸?，就是?jì)算機(jī)自動(dòng)分類方法，通常采用相鄰像素組成對(duì)象作為處理單元的語(yǔ)義信息，通常情況下，就是以高分辨率遙感影像作為工具，對(duì)影像光譜、紋理等特征加以同質(zhì)提取，再分類、監(jiān)測(cè)、提取目標(biāo)地物特征，對(duì)應(yīng)性非常強(qiáng)，準(zhǔn)確率也比較高；包括基本特征、指數(shù)信息、輔助信息、規(guī)則、樣本的獲取、構(gòu)建、嵌入、采集以及自動(dòng)化分類。為了準(zhǔn)確期間，就需要通過(guò)迭代步驟加以處理，主要是進(jìn)行典型對(duì)象樣本的校正，還可以利用重復(fù)循環(huán)來(lái)達(dá)到一個(gè)復(fù)檢，獲得更明確的分類結(jié)果。

3.4 人工輔助解譯與編輯

以分割分類為基礎(chǔ)，進(jìn)行人工解譯、編輯，主要是對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行套合，并以相關(guān)數(shù)據(jù)、專題資料，綜合評(píng)估后識(shí)別、判讀影像，然后對(duì)初步判斷結(jié)果加以編輯；比如，地物的刪除、添加、合并、拆分、修正、位置處理、屬性信息修改等。

3.5 外業(yè)調(diào)查與內(nèi)業(yè)整理

地理國(guó)情普查，除了利用先進(jìn)的信息技術(shù)、定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感影像技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件分析等之外，還包括實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)勘查，所以說(shuō)這一監(jiān)測(cè)任務(wù)不僅牽涉到外業(yè)調(diào)查，還包括內(nèi)業(yè)整理，因?yàn)樵谡麄€(gè)地理國(guó)情的普查過(guò)程中，首先需要對(duì)所有的地理情況進(jìn)行一些實(shí)際情況的測(cè)繪、信息收集、材料整理等，才能根據(jù)相關(guān)情況進(jìn)行軟件開發(fā)、技術(shù)應(yīng)用等，這些準(zhǔn)備工作的完成才能推動(dòng)后面實(shí)際的內(nèi)業(yè)工作持續(xù)開展，所以內(nèi)外兼修、重技術(shù)與實(shí)踐也是這一工作的重要特征表現(xiàn)之一。

3.6 舉例

以某市的城市影像提取為例。首先，經(jīng)過(guò)對(duì)城市中的建筑物、植被覆蓋、區(qū)域劃分、生物種類劃分等；其次，分類后獲取生成地物，即可將其進(jìn)行矢量層轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)輸出，可命名主要的地物邊緣得到呈現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)格化操作與處理。

第一，利用對(duì)平頂建筑物邊緣范圍內(nèi)的激光點(diǎn)的平均高度進(jìn)行一系列運(yùn)算，從而疊加航空影像得到地形的基準(zhǔn)面，進(jìn)一步即可利用其平均高度搭建較為簡(jiǎn)化的三維城市模型。

第二，三維城市模型的搭建主要是靠獨(dú)立獲取，因而會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)配準(zhǔn)困難，邊界確定難等問(wèn)題，然而，利用高分辨率遙感影像進(jìn)行精準(zhǔn)匹配，其中強(qiáng)大的影像處理功能、分割功能即可可靠的對(duì)地物進(jìn)行提取，從而實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

4 質(zhì)量評(píng)價(jià)與成果整理

位置精度、屬性精度是質(zhì)量保障的關(guān)鍵要素，以空間位置為例，包括幾何位置接邊超限個(gè)數(shù)、圖斑相交、重疊、裂縫等是否存在，還包括對(duì)問(wèn)題的修改、編輯、無(wú)縫銜接；在屬性檢查方面，則有所不同，差異也非常明顯，因?yàn)閷傩詸z查主要針對(duì)于內(nèi)容的正確性，對(duì)邏輯關(guān)系非常重視，并且以合理性、適度值等的一致性為原則，具體檢查中包括字段的丟失或保存情況、排序情況、拼接完整程度等。需要注意的是，現(xiàn)在出現(xiàn)的高分辨遙感影像雖然有一些不足之處，但相對(duì)于傳統(tǒng)的遙感技術(shù)而言，更佳有益于整體上的準(zhǔn)確定位，尤其是這一技術(shù)的發(fā)展與融合在軍事方面應(yīng)用較多，現(xiàn)在也漸漸應(yīng)用于地表的測(cè)繪以及其他方面，因而可以說(shuō)其用途正在逐步擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

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