基于衛(wèi)星遙感的城市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究

李增順 袁世英 劉乙淼 劉勇 郝震寰

摘 要：伴隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，其分辨率也變得越來越高，因此，利用衛(wèi)星遙感成像技術(shù)進(jìn)行城市的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為主流趨勢(shì)。本文主要闡述遙感在城市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用原理，以及具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：遙感；城市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；原理

隨著我國城市的不斷發(fā)展，城市的規(guī)劃以及建設(shè)工作都必須建立在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)之上，通過這種動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，能及時(shí)解決城市規(guī)劃過程當(dāng)中所出現(xiàn)的問題，總結(jié)對(duì)應(yīng)的解決策略。傳統(tǒng)的航空遙感技術(shù)成本相對(duì)較高，更新速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于需求值，因此，城市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)也必須要依賴于衛(wèi)星遙感才能真正得以實(shí)現(xiàn)。最近幾年隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星遙感技術(shù)的分辨率已經(jīng)得到了快速的提升?；诖朔N情況，將衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用于城市的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)當(dāng)中已經(jīng)成為主流趨勢(shì)，同時(shí)也是技術(shù)發(fā)展的根本趨勢(shì)。因此，在本文當(dāng)中筆者進(jìn)行了簡(jiǎn)單的論述。

一、衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用于城市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的原理分析

（一）基本原理

在使用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行城市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過程當(dāng)中，必須要遵循特定的工作流程，具體參見圖：

城市土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究流程圖

（二）建筑物的提取

最近幾年，隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)分辨率的不斷提升，衛(wèi)星遙感技術(shù)在建筑物信息提取方面所發(fā)揮的作用也越來越大了，尤其是在建筑物的自動(dòng)提取以及重建當(dāng)中，高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用。目前，單純的依賴于光譜影像以及航片很難實(shí)現(xiàn)建筑物信息的有效提取，對(duì)于該問題現(xiàn)階段已經(jīng)有了較好的解決辦法，其中最為常用的方法就是利用不同傳感器、不同頻譜以及不同數(shù)據(jù)來源的影像信息進(jìn)行多層次的信息提取，最終實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)建筑物的有效提取，這在很大程度上減少了不確定性以及相關(guān)的計(jì)算量。對(duì)于城市內(nèi)部矩形建筑物的提取，目前階段已經(jīng)有部分專家與學(xué)者實(shí)現(xiàn)了通過計(jì)算機(jī)的自動(dòng)提取，即基于幾何結(jié)構(gòu)元分析的衛(wèi)星圖像城區(qū)建筑物的自動(dòng)提取和利用機(jī)載激光掃描測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行建筑物的自動(dòng)提取。

二、衛(wèi)星遙感在城市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用的關(guān)鍵步驟研究

（一）衛(wèi)星相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取

選取的數(shù)據(jù)源主要有分辨率為 2.5 m的 SPOT5影像、分辨率為 2.5 m的 Alos影像、分辨率為 2.5 m的 P5影像、分辨率為1.0 m的 IKONOS影像和分辨率為 0.6 m的 Quickbrid影像等，影像的分辨率越高 ，越有利于判讀地物的細(xì)小變化。

為了使得監(jiān)測(cè)的效果可以達(dá)到預(yù)期值，這就要求在進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取的過程當(dāng)中必須充分利用當(dāng)?shù)匾延械牡匦螆D以及變更調(diào)查圖，同時(shí)還要結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐恋厥褂脿顩r調(diào)查圖，此外，也可以通過相關(guān)的輔助數(shù)據(jù)作為支撐。

（二）多源數(shù)據(jù)的處理

多源數(shù)據(jù)處理是在實(shí)際當(dāng)中最為關(guān)鍵的步驟，對(duì)于精確度具有直接的影響，一般來說，多源數(shù)據(jù)的處理主要包括影像的校正、配準(zhǔn)、融合以及增強(qiáng)等方面的內(nèi)容：

第一，影像校正。所謂的影像校正就是對(duì)衛(wèi)星遙感過程當(dāng)中所獲得的信息進(jìn)行校正的過程，校正的主要依據(jù)是地面控制點(diǎn)以及地面高程的真實(shí)狀況，即根據(jù)實(shí)際情況對(duì)衛(wèi)星遙感所獲得的模型進(jìn)行必要的調(diào)整。目前階段，影像校正一般情況下都是通過計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)進(jìn)行，例如ImageStation、Arcgis以及ERDAS等軟件。這些軟件當(dāng)中有許多衛(wèi)星軌道影像資料，在實(shí)際的校正過程當(dāng)中，會(huì)根據(jù)不同的衛(wèi)星影像資料選擇不同的軟件進(jìn)行處理，對(duì)于不存在的衛(wèi)星影像資料通常是選擇控制點(diǎn)進(jìn)行控制。

第二，影像融合。所謂的影像融合就是將不同傳感器所獲得的相同地區(qū)的影像資料進(jìn)行對(duì)比，并通過特定的計(jì)算機(jī)算法對(duì)其中所存在的問題進(jìn)行修補(bǔ)，在最大程度上獲得真實(shí)的影像資料。進(jìn)行影像融合的最根本目標(biāo)在于通過相同地區(qū)不同影像資料之間的對(duì)比與分析，消除不同信息之間的誤差，減少模糊性，從而有效的提高準(zhǔn)確度。

（三）變化信息提取與矢量柵格的輸出

對(duì)相同地區(qū)不同時(shí)相之間的衛(wèi)星遙感圖像進(jìn)行對(duì)比與分析，主要以人工解譯為主，以計(jì)算機(jī)影像解譯為輔，將土地的利用與變化情況進(jìn)行信息提取處理。在完成對(duì)比成果圖形之后還需要將成果進(jìn)行柵格化處理。

（四）外業(yè)核查

外業(yè)核查的主要目標(biāo)在于利用柵格化處理的信息成果與實(shí)際情況之間進(jìn)行對(duì)比與分析，并對(duì)相關(guān)的變化圖斑進(jìn)行確定，從而驗(yàn)證精準(zhǔn)性。

三、結(jié)語

隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，清晰度已經(jīng)有了顯著的提高，基于此種情況，在本文當(dāng)中筆者結(jié)合自己的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)分析了當(dāng)前階段衛(wèi)星遙感技術(shù)在城市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用原理和實(shí)際應(yīng)用。

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