地理國情普查的高分辨率影像信息提取分析

■崔會(huì)娟　馬旭燕　張富玲

（青海省第二測繪院　青海　西寧　810001）

地理國情普查的高分辨率影像信息提取分析

■崔會(huì)娟馬旭燕張富玲

（青海省第二測繪院青海西寧810001）

地理國情普查是一項(xiàng)重要的工作，是對(duì)國家地理信息進(jìn)行收集、整理的重要手段，也是政府開展各項(xiàng)管理工作的基礎(chǔ)，地表覆蓋是地理國情信息中的基礎(chǔ)手段，能夠直接反映我國的土地表面要素情況，地理信息提取的分辨率越高，對(duì)地理信息的掌握越明確。本文主要對(duì)地理國情普查中地表信息提取中的高分辨率影像信息的提取方法進(jìn)行了分析探討，并對(duì)相應(yīng)的信息提取技術(shù)進(jìn)行了討論，以期能夠不斷推動(dòng)地理國情監(jiān)測發(fā)展。

地理國情高分辨率影像信息

地理國情普查是利用全球定位系統(tǒng)GPS、RS和GIS技術(shù)，綜合各種時(shí)期地表測繪檔案來對(duì)地表各個(gè)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)和定量化檢測的過程，也是地理國情監(jiān)測中的關(guān)鍵，通過進(jìn)行地理國情普查能夠全面獲取地理國情信息，對(duì)我國的地表生態(tài)環(huán)境、人類活動(dòng)等情況進(jìn)行掌握，因而如何有效提升地表信息影像的分辨率，對(duì)于提升地理國情普查工作質(zhì)量具有重要價(jià)值。

1　地理國情普查中信息提取技術(shù)

地理國情普查當(dāng)中對(duì)于地表信息的提取主要包括以下幾項(xiàng)，分別是耕地、園地、草地等一級(jí)類、二級(jí)類和三級(jí)類信息，共計(jì)203個(gè)級(jí)類信息，其所提取的信息面對(duì)對(duì)象主要是能夠被計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行分類處理的信息，包括對(duì)提取信息對(duì)象的形狀、文理和光譜等性質(zhì)進(jìn)行定義，然后根據(jù)相應(yīng)的提取規(guī)則對(duì)各個(gè)級(jí)類的地表信息進(jìn)行提取，具體的提取流程主要包括八個(gè)步驟，分別是進(jìn)行影像處理、影像分割、計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類、人工輔助編輯、外業(yè)調(diào)查、內(nèi)容整理、質(zhì)量評(píng)價(jià)、成果整理。

圖1　地理信息提取流程

2　地理國情普查中地理信息提取方法

2.1影像處理

首先進(jìn)行系統(tǒng)誤差糾正然后再進(jìn)行幾何精校正，具體可以包括五個(gè)步驟，分別是采集控制點(diǎn)，然后選擇糾正模型，再對(duì)影像糾正方法進(jìn)行選擇，接著進(jìn)行重新采樣，最后完成精度檢查工作。而配準(zhǔn)則是將像元空間分辨率和地理坐標(biāo)以及影像三者有機(jī)的結(jié)合和匹配起來，在幾何基礎(chǔ)上對(duì)不同位置上的影像按照影像本身不同的特征來進(jìn)行互相匹配，從而完成影像的融合步驟。

2.2分割影像

分割影像中比較常用的方法就是多尺度分割算法，這種方法是基于影像抽象原理，將在低分辨率的圖像當(dāng)中保留高分辨率的像元信息，并且在不同的尺度對(duì)象上將不同的地物反映出來。對(duì)圖像完成多尺度分割之后，接著在不同的層次下對(duì)不同的目標(biāo)進(jìn)行信息提取工作，在進(jìn)行信息提取時(shí)可以不必執(zhí)著于單個(gè)像元信息的提取，而是可以根據(jù)實(shí)際的普查要求來將影像對(duì)象分成幾個(gè)基本單元，這樣能夠使分割出來的圖像更加符合實(shí)際要求和客觀。在多尺度分割的應(yīng)用當(dāng)中，技術(shù)人員需要根據(jù)實(shí)際的需要來設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，還可以對(duì)圖像的顏色和形狀等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，以便使提取出來的信息更加符合實(shí)際的應(yīng)用要求。

2.3計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類

自動(dòng)分類的對(duì)象主要是對(duì)相鄰的具備較多語義信息的圖像進(jìn)行處理，在一定尺度下對(duì)高分辨率的影像中紋理和光譜特征進(jìn)行提取，將其中的同質(zhì)對(duì)象提取出來，然后再根據(jù)實(shí)際的遙感影像分類要求，來對(duì)提取地物特征進(jìn)行不同的提取和監(jiān)測，其進(jìn)行分類的主要步驟包括以下幾個(gè)步驟，首先對(duì)地物的基本特征進(jìn)行獲取監(jiān)測，對(duì)指數(shù)信息進(jìn)行構(gòu)件，然后將輔助信息嵌入完成規(guī)則的構(gòu)建過程，接著再進(jìn)行樣本的采集工作，最后完成自動(dòng)分類的過程。第二步是指數(shù)信息構(gòu)建。根據(jù)各類地表覆蓋要素的基本特征，構(gòu)建相應(yīng)的指數(shù)指標(biāo)(如NDVI等)，作為信息提取的判定依據(jù)。第三步是要素輔助信息嵌入。輔助信息(如DEM、DSM等)參與自動(dòng)分類，對(duì)提高分類精度有很重要的意義，能夠減少地物要素的混合概率。第四步是規(guī)則構(gòu)建。在自動(dòng)分類過程中，規(guī)則的構(gòu)建和所獲取的基本特征是一一對(duì)應(yīng)的。利用不同地物的基本特征、指數(shù)信息及輔助資料，構(gòu)建不同的規(guī)則，有利于信息的提取。由于不同地物的特征表現(xiàn)不同，所以對(duì)于不同的地物采用單一分類規(guī)則的話無法進(jìn)行自動(dòng)分類，需要將多種規(guī)則都納入其中，以便能夠順利完成各項(xiàng)自動(dòng)分類工作。第五步是樣本采集。在這一步當(dāng)中，主要是針對(duì)于不同類型地物，根據(jù)其本身的特征信息來采集一定量的樣本，以便計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠根據(jù)樣本來完成自動(dòng)分類，這里的樣本就是分類的標(biāo)志。最后根據(jù)分類標(biāo)志來完成自動(dòng)分類體系，將最終的自動(dòng)分類結(jié)果輸出出來。

2.4人工解譯和編輯

人工解譯和編輯主要是在分割分類的基礎(chǔ)上，將分類結(jié)果套合正射影像，參考基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及收集到的專題資料對(duì)影像進(jìn)行識(shí)別和判讀，對(duì)初步解譯結(jié)果進(jìn)行合并、拆分、重構(gòu)等編輯。

3　結(jié)語

高分辨率的影像信息本身具備紋理清晰、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，在地理國情普查當(dāng)中發(fā)揮了重要的作用，也提升了地理國情普查對(duì)地物的判斷能力，提升地表信息提取的準(zhǔn)確性，從而有效減少了地理信息普查中外業(yè)調(diào)查的工作，為地理國情監(jiān)測提供了高質(zhì)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)于推動(dòng)我國地理國情監(jiān)測水平提升具有重要價(jià)值。

[1]高志宏,周旭,程滔.地理國情普查中容易混分地表覆蓋類型定量統(tǒng)計(jì)與分析 [J].測繪通報(bào),2015(6):32-34.

[2]張海霞,李書丹,陳延博.第一次全國地理國情普查中大批量高分辨率衛(wèi)星影像快速處理實(shí)踐 [J].測繪與空間地理信息,2015,38(10):133-136.

[3]顧劍華,孫鑫,李紅.基于地理國情普查高分辨率遙感影像的道路提取方法研究 [J].測繪與空間地理信息,2014,37(6):145-146.

[4]彭麗.地理國情監(jiān)測中基于高分辨率影像的地表覆蓋信息人工解譯方法和經(jīng)驗(yàn)探討[J].測繪標(biāo)準(zhǔn)化,2015,31(1):5-7.

[5]段斯.基于地理國情普查的高分辨率影像信息提取研究 [J].中國西部科技,2015,14 (7):33-35.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-312-1