遙感影像變化檢測(cè)技術(shù)在地形圖更新中的應(yīng)用＊

孫茂存

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌712100）

近年來(lái)，我國(guó)及各省市相繼建成了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展要求基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)隨時(shí)更新，并保持現(xiàn)勢(shì)性，以滿足社會(huì)發(fā)展及國(guó)家管理的需求。利用遙感影像進(jìn)行基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新，很多學(xué)者做了相關(guān)的研究，尤其是針對(duì)重大工程項(xiàng)目或重點(diǎn)地物進(jìn)行更新方面［1］。經(jīng)過總結(jié)、對(duì)比，并進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，結(jié)果表明，將遙感影像變化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于地形圖更新中更具優(yōu)勢(shì)。

1 當(dāng)前常用地形圖更新方案

目前，常用的地理信息更新技術(shù)是舊版的矢量數(shù)據(jù)（DLR）與對(duì)應(yīng)的當(dāng)前最新的數(shù)字正射影像圖（DOM）疊加分析變化區(qū)域，采用綜合判調(diào)法，參考相應(yīng)的專業(yè)變更資料，通過數(shù)據(jù)整合，采用內(nèi)、外業(yè)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的更新。

立體更新也是目前常用的地理信息數(shù)據(jù)更新技術(shù)之一，采用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)，對(duì)比上一代DLG數(shù)據(jù)，結(jié)合最新的各項(xiàng)變更信息資料，對(duì)發(fā)生變化的圖形和屬性信息統(tǒng)一更新。

另外，對(duì)于變化較大的區(qū)域采用全面更新方案。上述常用方法總結(jié)起來(lái)基本上就是采用DOM影像或立體像對(duì)，人工比對(duì)找出變化區(qū)域，再進(jìn)行地物更新。人工比對(duì)的優(yōu)點(diǎn)是全面、細(xì)致；缺點(diǎn)是耗時(shí)長(zhǎng)，人力、物力及財(cái)力消耗大，速度緩慢，無(wú)法快速更新。

2 遙感影像變化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于地形圖更新的方案

隨著遙感影像處理技術(shù)的發(fā)展，利用遙感影像分析技術(shù)獲取變化信息的技術(shù)越來(lái)越成熟，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，在城市規(guī)劃和災(zāi)害檢測(cè)方面，以及土地資源調(diào)查中，遙感影像以其獲取周期短、覆蓋面積廣和表達(dá)信息豐富詳盡的特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于地表動(dòng)態(tài)檢測(cè)中［2］；同樣，該技術(shù)在地形圖變更中的應(yīng)用將極大地提高工作效率。

該技術(shù)更新地形圖的思路是：首先，將已有的矢量數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的正射影像圖與最新的影像數(shù)據(jù)疊加分析，進(jìn)行變化檢測(cè)，導(dǎo)出檢測(cè)結(jié)果文件；其次，根據(jù)導(dǎo)出文件，分析變化情況，確定相應(yīng)的更新方法，進(jìn)行地形圖更新；最后，對(duì)變化區(qū)域的地物進(jìn)行更新，并保證新增地物與周邊地物的協(xié)調(diào)性和準(zhǔn)確性。另外，地形圖更新不僅是圖形要素的更新，屬性要素也發(fā)生了相應(yīng)的變化，屬性要素的更新可通過收集相關(guān)的資料進(jìn)行更新［3－5］。根據(jù)外業(yè)檢核結(jié)果，進(jìn)行內(nèi)業(yè)編輯處理，形成最新的DLG成果，更新流程如圖1所示。

圖1 應(yīng)用影像變化檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行地形圖更新的流程圖

3 利用影像變化檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行地形圖更新試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)區(qū)域的選擇

本文選擇楊凌城區(qū)15km2面積作為試驗(yàn)區(qū)，該區(qū)域地勢(shì)平坦。試驗(yàn)采用2010年6月分辨率為2.5m的SPOT5遙感影像和2012年6月分辨率為3m的“資源二號(hào)”融合影像，以及2010年生產(chǎn)的地形圖矢量數(shù)據(jù)。

3.2 影像變化檢測(cè)及結(jié)果分析

目前，多數(shù)遙感影像處理軟件都具有變化檢測(cè)功能，但也僅限于區(qū)域變化檢測(cè)。易康（eCognition）軟件優(yōu)于其他同類軟件之處在于它對(duì)影像的變化檢測(cè)是在進(jìn)行了獨(dú)立的分類后，才進(jìn)行變化檢測(cè)，因此，其檢測(cè)結(jié)果包含了區(qū)域變化信息和屬性變化信息2個(gè)方面的內(nèi)容，更方便了對(duì)變化信息的統(tǒng)計(jì)分析。

在eCognition軟件中，對(duì)于前時(shí)相影像分類是根據(jù)其對(duì)應(yīng)的矢量數(shù)據(jù)的屬性信息對(duì)影像進(jìn)行自動(dòng)分類，而對(duì)于后時(shí)相影像數(shù)據(jù)則是采用影像最鄰近分類法或模糊函數(shù)分類法進(jìn)行分類的。

變化結(jié)果的準(zhǔn)確程度由分類結(jié)果的正確性決定，只有對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的檢查，提出噪聲數(shù)據(jù)并糾正錯(cuò)誤數(shù)據(jù)才能保證分類結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證變化結(jié)果的可靠性。

完成前后時(shí)相影像分類后，進(jìn)行變化檢測(cè)，將變化檢測(cè)結(jié)果和變化檢測(cè)類結(jié)果連同屬性字段一起導(dǎo)出為SHP格式文件，方便對(duì)變化區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析。

通過本次試驗(yàn)，變化檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際檢核變化結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 變化檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際檢核變化結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.3 地形圖更新矢量化

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，利用數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)更新地物，對(duì)發(fā)生變化的居民地、道路和水系要素進(jìn)行矢量化數(shù)據(jù)更新，由于該區(qū)域地形平坦，植被統(tǒng)一均為旱地，所以不需要對(duì)植被要素進(jìn)行更新。

3.4 試驗(yàn)結(jié)論

1）采用遙感影像變化檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行1∶10 000地形圖更新時(shí)，影像數(shù)據(jù)分辨率為2.5～3m即可基本滿足相應(yīng)的技術(shù)要求。

2）遙感影像變化檢測(cè)技術(shù)對(duì)于大面積居民地和水域的變化檢測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確，而對(duì)于較寬道路的變化檢測(cè)結(jié)果更為理想，基本與人工檢核結(jié)果一致。

3）遙感影像變化檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性由前后時(shí)相影像分類的準(zhǔn)確性決定，因此必須對(duì)分類檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的檢查，以保證最終變化檢測(cè)結(jié)果的正確性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過本文的試驗(yàn)結(jié)論可得出，應(yīng)用遙感影像變化檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行地形圖更新的方案是可行的，且與常規(guī)的人工比對(duì)全面更新的方法相比較更具優(yōu)勢(shì)，可以避免人工比對(duì)的遺漏，保證了數(shù)據(jù)更新的完整性和準(zhǔn)確性。另外，節(jié)省了時(shí)間，提高了效率，利用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)地形圖的動(dòng)態(tài)更新。

［1］趙敏，陳衛(wèi)平，王海燕.基于遙感影像變化檢測(cè)技術(shù)的地形圖更新［J］.測(cè)繪通報(bào)，2013（4）：65－67.

［2］王漢英，張占睦，張一鳴，等.遙感影像變化檢測(cè)在地形圖快速修測(cè)中的應(yīng)用［J］.測(cè)繪工程，2009，18（2）：51－54.

［3］張偉，王曉青，孫國(guó)清，等.高分遙感影像震害提取的變化檢測(cè)算法改進(jìn)［J］.地震，2013，33（2）：87－95.

［4］劉虎林，閆浩文，劉濤.空間數(shù)據(jù)變化檢測(cè)研究進(jìn)展［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2014，37（9）：25－28.

［5］陳鑫鏢.遙感影像變化檢測(cè)技術(shù)發(fā)展綜述［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2012，35（9）：38－41.