土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中多源遙感影像融合技術(shù)的應(yīng)用

陳香　袁景　李明

[摘要]土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中多源遙感影像融合技術(shù)其是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過對(duì)不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)信息對(duì)土地變更情況進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)土地進(jìn)行及時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，最終為國(guó)家各級(jí)政府土地管理提供準(zhǔn)確的決策依據(jù)。基于此，本文就某土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中多源遙感影像融合技術(shù)的應(yīng)用做敘述。

[關(guān)鍵詞]土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 多源遙感 融合技術(shù) 信息量

[中圖分類號(hào)] S973.1+1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-3-120-1

通過動(dòng)態(tài)遙感將不同時(shí)相的航空信息進(jìn)行整合、對(duì)比分析，從中挖掘出一些動(dòng)態(tài)變化信息，并且結(jié)合實(shí)際調(diào)查資料做核檢，進(jìn)而獲取該監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)的信息的一些變更情況。而在該過程中，信息融合技術(shù)是其中重中之重，其直接能從變化信息中挖掘一些準(zhǔn)確的信息，可作為各類動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1多源遙感影像融合具體路線設(shè)計(jì)

在實(shí)際土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)在同一監(jiān)測(cè)區(qū)域出現(xiàn)QuickBird數(shù)據(jù)、SPOT5-HGR數(shù)據(jù)及IKONOS數(shù)據(jù)，并且也可能出現(xiàn)一些航測(cè)數(shù)據(jù)。而航測(cè)數(shù)據(jù)通常影像分辨率為0.2m、0.5m、1m等，而QuickBird影像的分辨率則為0.61m，使用常規(guī)數(shù)據(jù)融合之后的SPOT5-HGR數(shù)據(jù)影像的分辨率則為2.5m，而對(duì)于這些分辨率數(shù)據(jù)上使用對(duì)比法進(jìn)行信息提取，必然會(huì)出現(xiàn)一定的空間尺度差異[1]。因此，必須要利用信息融合技術(shù)，將SPOT5-HGR影像與QuickBird影像的空間分辨率也提高至0.2m。以實(shí)現(xiàn)和航測(cè)數(shù)據(jù)相片同空間尺寸。如圖1為多源數(shù)據(jù)融合及其具體路線設(shè)計(jì)圖：

2技術(shù)操作

首先將QuickBird影像或者SPOT5-HRG影像與航測(cè)影像進(jìn)行坐標(biāo)匹配，通過二次多項(xiàng)式進(jìn)行校正，雙線性內(nèi)插作為數(shù)學(xué)算法，Guass-kruger投影作為投影方式，控制點(diǎn)數(shù)量使用25個(gè)，此時(shí)使用分離綠光波段黑白航片進(jìn)行配準(zhǔn)。該次應(yīng)用的幾何位置控制點(diǎn)也就是配準(zhǔn)精度其誤差不得超過源數(shù)據(jù)當(dāng)中的空間尺度，也就是SPOT5-HRG數(shù)據(jù)必須要求在0.3以內(nèi)，而QuickBird數(shù)據(jù)要求在0.6以內(nèi)。此時(shí)對(duì)QuickBird影像或者SPOT5-HRG影像做重新采樣，采樣使用雙線性內(nèi)插值法，精度控制在0.2m，通過重新采樣像元使用乘積變換融合與黑白航空影像融合，使用此方法的能夠使得其色彩不發(fā)生改變。此時(shí)通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過融合之后的QB數(shù)據(jù)清晰度明顯上升，并且從圖片紋理可以清晰的發(fā)現(xiàn)，圖片紋理比未融合之前更加清楚，這是高分辨率數(shù)據(jù)相互融合而產(chǎn)生的現(xiàn)象。

3融合精度校檢

3.1向量路徑法

如果對(duì)影像中某段道路的融合前影像寬度設(shè)定為AC寬，而將融合后的影像設(shè)定為BC，此時(shí)AB為經(jīng)過融合而形成的差值，對(duì)于這一差值來說，其不但有經(jīng)度方向上的而且包含維度方向，因此可以將在經(jīng)度方向上的差值設(shè)定為δx，而將維度方面的差值設(shè)定為δy，當(dāng)將這兩個(gè)差值表示在平面直角坐標(biāo)系當(dāng)中是，就可直接通過數(shù)學(xué)解析來將其精度關(guān)系表示出來。而在平面坐標(biāo)系中，以理論原值為原點(diǎn)，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的誤差值標(biāo)注于坐標(biāo)系中，此時(shí)就可分析出整體幾何融合精度誤差。（1）如果融合效果良好，那么δx、δy均將聚集在坐標(biāo)原點(diǎn)周圍，有時(shí)甚至出現(xiàn)交叉疊放在原坐標(biāo)軸或原點(diǎn)上。（2）當(dāng)融合誤差聚集在緯度方向上，此時(shí)δx、δy將在Y周上集中分布。（3）當(dāng)融合誤差聚集在經(jīng)度方向上，此時(shí)δx、δy將在X軸上集中分布。（4）如果整個(gè)融合存在系統(tǒng)誤差時(shí)，檢測(cè)所得的點(diǎn)值將會(huì)明顯集中在某一象限內(nèi)。（5）當(dāng)校準(zhǔn)集合誤差出現(xiàn)無規(guī)則的分布在整個(gè)坐標(biāo)各個(gè)象限上之后，并且離散程度較大，則表示該幅影像實(shí)際融合失敗，必須要進(jìn)行重新融合。

3.2格網(wǎng)法

對(duì)于格網(wǎng)法來說，其將融合之前的低分辨率光譜影像和融合之后的高分辨率光譜相互疊加，并將整個(gè)影像檢測(cè)面平均分為奇數(shù)個(gè)小網(wǎng)格，然后在每個(gè)檢測(cè)去隨機(jī)放入一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，接著查看各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的兩影像的位置是否相同。

其實(shí)，向量檢測(cè)法與格網(wǎng)法原理大致相同，僅僅是監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇方式不同，而本次是檢測(cè)應(yīng)用格網(wǎng)法來檢測(cè)，將融合之后精度達(dá)到0.2m的影像與融合前精度為0.61m的QB影像相互疊加，接著將影像平均劃分為25個(gè)小格，在每個(gè)格子當(dāng)中隨意選定一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。因?yàn)楸敬螜z測(cè)時(shí)采用不同時(shí)相的影像做融合，因此在檢測(cè)過程中，主要是針對(duì)一些線狀地物做細(xì)致檢測(cè)。

4信息量的檢驗(yàn)

經(jīng)過對(duì)不同空間尺度的數(shù)據(jù)做融合之后，并做集合精度校檢，接著還應(yīng)該做光譜信息損失量測(cè)算，以評(píng)估融合之后的影響信息損失程度。該檢驗(yàn)的原則是不能因?yàn)閷?duì)幾何精度提高而使得光譜信息大量損失。該次試驗(yàn)使用評(píng)估方法為分波段直方圖檢測(cè)，具體檢測(cè)如下：（1）對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、評(píng)估，并找出源數(shù)據(jù)具體的光譜信息范圍；（2）對(duì)數(shù)據(jù)融合之后的分波段直方圖進(jìn)行分析評(píng)估，找出融合之后的光譜信息分布范圍。在該次檢驗(yàn)中，信息總損失量與平均信息損失量分別為14.74%與17.74%，該數(shù)據(jù)小于光譜損失界限25%，所以能夠滿足土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中多源遙感融合的應(yīng)用。

5結(jié)語

土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中多源遙感融合技術(shù)的應(yīng)用，能夠直接提取一些數(shù)據(jù)資料，其是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)。而通過上述實(shí)驗(yàn)說明，經(jīng)過融合之后的影像數(shù)據(jù)其集合形狀保持不變，僅僅是整體影像因?yàn)楹娇沼跋駭?shù)據(jù)導(dǎo)入而出現(xiàn)一些灰暗，但是整個(gè)圖像分辨率大幅度提高，因此該技術(shù)的應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]賈永紅，李德仁，孫家柄.多源遙感影像數(shù)據(jù)融合[N].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2008，（23）.

[2]黨安榮，王曉棟，陳曉峰.遙感圖像處理方法[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社，2009，（8）.