結合VGI數(shù)據(jù)與資源三號遙感影像的路網(wǎng)整體構建

劉 波

流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測國家測繪地理信息局重點實驗室，東華理工大學，江西 南昌 330013

結合VGI數(shù)據(jù)與資源三號遙感影像的路網(wǎng)整體構建

劉 波

流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測國家測繪地理信息局重點實驗室，東華理工大學，江西 南昌 330013

地理空間數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的血液，是數(shù)字地球、智慧地球、智慧城市建設的基礎。地理信息的快速變化及數(shù)據(jù)采集方式的多樣化使得多源數(shù)據(jù)的整合與集成技術成為地理信息科學發(fā)展的關鍵問題之一。特別是隨著Web2.0和傳感器技術的快速發(fā)展，為普通大眾參與地理空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)與維護提供了必要的軟、硬件支持。在此背景下，大量與空間位置有關的人類活動以各種形式的數(shù)據(jù)被記錄下來，從而催生了大數(shù)據(jù)時代的來臨。自發(fā)地理信息(volunteered geographic information，VGI)正是在這樣一個背景下孕育而生，它主要的數(shù)據(jù)獲取方式是依靠廣大非地理信息背景的志愿者通過各種形式提供，這造成VGI不可避免地具有表達不一致、位置精度不可靠等特點，一定程度上影響了VGI的應用與發(fā)展。與此同時，隨著我國高分辨率遙感衛(wèi)星資源三號(ZY-3)的發(fā)射，為我們提供了全球覆蓋的、高精度、高分辨率的遙感影像，為我國實現(xiàn)全球測圖、“一帶一路”工程提供了必要的基礎數(shù)據(jù)。

考慮到自發(fā)地理信息的數(shù)據(jù)特點，將VGI數(shù)據(jù)與高精度的ZY-3遙感影像這兩種數(shù)據(jù)源進行疊置、整合等相關研究，則必然會出現(xiàn)諸多不一致的地方。因此，本文以高精度ZY-3遙感影像為參考，以VGI項目中較成功的案例——OpenStreetMap(OSM)的道路網(wǎng)為例，探討結合VGI數(shù)據(jù)與ZY-3遙感影像的路網(wǎng)整體構建中存在的相關問題。

本文主要研究目的：①首先探討VGI作為DLG、導航地圖服務的可能性；②通過與高精度的遙感影像進行配準，提高VGI的位置精度；③雖然VGI更新快、數(shù)據(jù)豐富，但其數(shù)據(jù)畢竟是志愿者提供，會有一些遺漏。如果要作為DLG、導航地圖等使用，數(shù)據(jù)的完整性需要加強，因此需要對VGI中道路與從遙感影像上提取的道路進行整合，提高VGI路網(wǎng)的完整性，以促進VGI路網(wǎng)的進一步使用。圍繞本文的研究目的，本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：

(1) 為了探索OSM路網(wǎng)是否能為DLG、導航地圖等服務及應用，本文選擇了中國大陸上海、南昌和贛州3個大、中、小城市36 km2的區(qū)域和韓國首爾市36 km2的區(qū)域，從長度完整性和道路名稱屬性完整性兩個方面與百度地圖、谷歌地圖進行比較分析，并得到一些有意義的結論。

(2) 從OSM路網(wǎng)結構及其拓撲關系出發(fā)，提出了OSM路網(wǎng)與資三遙感影像配準的方法。本文首先對數(shù)學形態(tài)學、路徑開和路徑閉運算進行了回顧，在此基礎上，提出了基于路徑開和路徑閉運算的ZY-3遙感影像局部分割算法。利用該算法對OSM路網(wǎng)道路交叉點為局部范圍的ZY-3遙感影像進行分割，得到道路交叉局部區(qū)域的二值圖；利用模板匹配的思想，提出了OSM路網(wǎng)與ZY-3遙感影像同名特征點檢測方法，得到若干同名特征點；根據(jù)獲取的同名特征點，實現(xiàn)了OSM路網(wǎng)與ZY-3遙感影像的配準。為了驗證本文提出的方法，選擇了兩個區(qū)域的數(shù)據(jù)對本文的方法進行試驗驗證。通過驗證，本文提出的方法是可行的，并取得了較好的效果。

(3) 提出了以OSM路網(wǎng)為先驗知識的ZY-3遙感影像道路提取方法。該方法主要是充分利用OSM的幾何和屬性(道路方向、距離、寬度等)信息，利用影像分割和SVM監(jiān)督分類的方法提取城市區(qū)域的主干道路。本文利用兩幅ZY-3遙感影像對本文提出的方法進行了試驗驗證。通過試驗驗證，本文提出的方法在城市道路提取方面具有一定的優(yōu)勢。

(4) 以ZY-3遙感影像上檢測的道路為例，給出了結合OSM數(shù)據(jù)與ZY-3遙感影像的路網(wǎng)整體構建的策略，并利用已有的數(shù)據(jù)對該策略進行了解釋說明。

Author：LIU Bo(1983—)，male，received his doctoral degree from Wuhan University on June 2016，majors in the conflation of spatial data

The Road Network Overall Construction Based on Volunteered Geographic Information and ZY-3 Remote Sensing Image

LIU Bo

East China Institute of Technology, Nanchang 330013, China

劉波.結合VGI數(shù)據(jù)與資源三號遙感影像的路網(wǎng)整體構建[J].測繪學報，2016,45(12)：1497.

10.11947/j.AGCS.2016.20160388. LIU Bo.The Road Network Overall Construction Based on Volunteered Geographic Information and ZY-3 Remote Sensing Image[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2016,45(12):1497. DOI:10.11947/j.AGCS.2016.20160388.

P208

D

1001-1595(2016)12-1497-01

國家自然科學基金(41201395)；流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測國家測繪地理信息局重點實驗室開放基金(WE2015011)

2016-08-12

劉波(1983—)，男，副教授，2016年6月畢業(yè)于武漢大學，獲工學博士學位(指導教師：吳華意、王艷東教授)，研究方向為矢量與柵格數(shù)據(jù)整合。