基于遙感的城市地表覆蓋變化檢測獲獎科研報告

基于遙感的城市地表覆蓋變化檢測獲獎科研報告【摘

要】本文首先介紹了城市地表覆蓋變化檢測的基本內(nèi)涵，分析了城市地表覆蓋變化檢測的數(shù)據(jù)和方法，并結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗，分別從對高分辨率圖像的變形糾正等多個角度與方面，探討了城市地表覆蓋變化檢測中的相關(guān)問題。

【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù);城市地表;覆蓋變化;檢測方法

引言

隨著經(jīng)濟社會的持續(xù)快速發(fā)展，城市建設(shè)與發(fā)展進程持續(xù)加快，對城市地表覆蓋變化檢測提出了更高要求，如何采取科學(xué)合理的遙感技術(shù)方法，全面促進與改進城市地表覆蓋變化檢測整體成效，備受業(yè)內(nèi)人士關(guān)注。本文就此展開了探討。

1、城市地表覆蓋變化檢測簡述

城市是人們活動與各類社會行為聚集的核心，對土地資源等要素具有較強的依賴性，在當前快節(jié)奏、連續(xù)性的城鎮(zhèn)化發(fā)展背景下，城市用地規(guī)模不斷擴大，城市地表覆蓋變化較快。當前形勢下，有必要精準把握城市地表覆蓋變化檢測中遙感技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用環(huán)節(jié)，宏觀審視遙感技術(shù)在地表覆蓋變化檢測應(yīng)用中的不足之處，有創(chuàng)造性地開辟城市地表覆蓋變化檢測新路徑。近年來，國家相關(guān)部門高度重視城市地表覆蓋變化檢測的推進與創(chuàng)新，在遙感技術(shù)應(yīng)用方法標準化、遙感技術(shù)實施過程規(guī)范化等方面制定并實施了一系列重大方針政策，為新時期城市地表覆蓋變化檢測提供了基本遵循與技術(shù)導(dǎo)向，在相應(yīng)檢測領(lǐng)域取得了令人矚目的現(xiàn)實成就。同時，廣大遙感檢測技術(shù)單位同樣在創(chuàng)新地表覆蓋變化檢測模式，優(yōu)化遙感檢測技術(shù)應(yīng)用流程等方面進行了大量卓有成效的研究與探索，構(gòu)建形成了以城市土地利用變化為主要面向?qū)ο螅詴r間變化與空間變化為重要載體的遙感檢測技術(shù)體系，為現(xiàn)代城鄉(xiāng)規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)與參考[1]。

2、城市地表覆蓋變化檢測的數(shù)據(jù)和方法

2.1變化檢測對象與遙感數(shù)據(jù)

在當前技術(shù)條件下，城市市域被細化分解為建成區(qū)及其他區(qū)域等不同類型，上述不同類型的區(qū)域在檢測方法應(yīng)用與遙感數(shù)據(jù)處理等方面存在顯著差異，應(yīng)根據(jù)城市地表覆蓋實際狀態(tài)予以差異化處理?，F(xiàn)代遙感技術(shù)的快速發(fā)展，為城市地表覆蓋變化檢測提供了更為豐富的技術(shù)手段，使檢測技術(shù)人員在工具與方法選擇方面更具靈活性，使得傳統(tǒng)技術(shù)條件下難以完成的地表覆蓋變化檢測任務(wù)更具可操作性，因此應(yīng)搭建基于現(xiàn)代遙感技術(shù)為主要核心內(nèi)容的系統(tǒng)平臺，對常用的遙感數(shù)據(jù)進行精準化分析與處理，構(gòu)建立體化遙感檢測數(shù)據(jù)模型。

2.2變化檢測方法

2.2.1基于簡單圖像運算的變化檢測

簡單圖像運算利用不同時相的、經(jīng)過相對校正的遙感影像進行代數(shù)運算，生成差異影像結(jié)果圖，然后通過自動閾值選擇算法或手動確定閾值，選取變化區(qū)域。在當前城市經(jīng)濟發(fā)展與基礎(chǔ)設(shè)施建成背景下，基于簡單圖像運算的變化檢測計算方法更加簡便，可將相關(guān)技術(shù)方法細化分解為圖像差值法、圖像分析法、層次分析法等，并準確選擇最優(yōu)閾值（如圖1所示）。

2.2.2基于圖像空間特征的變化檢測

在不同時間與空間跨度環(huán)境下，城市地表覆蓋變化狀態(tài)相對分散，相應(yīng)的集中性特征不甚明確，這為實施基于圖像空間特征的變化檢測創(chuàng)造了良好環(huán)境。在此過程中，應(yīng)首先劃定城市區(qū)域內(nèi)需要進行地表覆蓋變化檢測的特定區(qū)域，運用相關(guān)算法對其基礎(chǔ)圖像與圖層信息進行提取，分析了統(tǒng)計特征、紋理特征及性能特征等，準確獲取地表覆蓋變化的數(shù)據(jù)結(jié)果。

2.2.3復(fù)雜的變化檢測方法

部分情況下，城市地表覆蓋變化在時間與空間要素內(nèi)極為頻繁，以往相對簡便的檢測方法與算法難以起到預(yù)期作用，這就需要運用復(fù)雜的變化檢測方法。一方面，對于基于對象的變化檢測而言，可根據(jù)檢測圖像分解尺度標準的不同，將檢測對象細化分解為多個基本單元，結(jié)合遙感技術(shù)數(shù)據(jù)獲取原理，得到地形數(shù)據(jù)信息。另一方面，對于基于統(tǒng)計模型的變化檢測而言，可構(gòu)建具有針對性的數(shù)據(jù)處理模型，運用遺傳算法等對多分辨變化影像進行融合，消除可能存在的檢測數(shù)據(jù)影響。

2.2.4基于統(tǒng)計模型的變化檢測

隨著遙感技術(shù)基礎(chǔ)理論研究方法的日趨成熟，多類型、多維度的地表變化覆蓋檢測方法開始被運用于檢測實踐，并在數(shù)據(jù)處理、圖像分析、模型關(guān)聯(lián)等方面取得了卓有成效的檢測結(jié)果。在空間關(guān)系模型變化檢測中，可對覆蓋變化信息進行準確定位，運用多種類算法與準則分析地表覆蓋變化的準確數(shù)據(jù)，在傳感器相應(yīng)變量的導(dǎo)向作用下，建立地表覆蓋變化數(shù)據(jù)的動態(tài)化鏈接方式，對遙感檢測數(shù)據(jù)進行縱向與橫向?qū)Ρ?，具有智能化特征?/p>

3、城市地表覆蓋變化檢測中的相關(guān)問題分析

3.1對高分辨率圖像的變形糾正

在遙感技術(shù)環(huán)境下，如何對高分辨圖像的變形問題做到精準化處理與糾正，提高遙感數(shù)據(jù)的準確性與可靠性，一直以來都是城市地表覆蓋變化檢測的關(guān)鍵難點問題之一。部分情況下，地表覆蓋變化檢測中的高分辨率影像受多種客觀因素的影響，比如傳感器硬件設(shè)備、地表起伏幅度等，若不對相關(guān)變形問題進行糾正處理，則容易導(dǎo)致相應(yīng)的圖像變形問題。對此，可采用多項式糾正法、共線方程法等對圖像檢測中的不可停數(shù)據(jù)進行濾除，對圖像幾何精度進行校正，構(gòu)建形成相應(yīng)的共線方程，生成變形糾正處理完成后的正射影像。

3.2云和陰影

受云和陰影的影響，城市地表覆蓋變化檢測中所形成的圖像將面臨信息缺失的風(fēng)險，導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)信息不全面，無法準確客觀體現(xiàn)地表覆蓋變化的客觀狀態(tài)。隨著當前遙感檢測數(shù)據(jù)處理技術(shù)的日益精細化，遙感圖像空間分辨率也得到相應(yīng)提高，對云和陰影的處理技巧也更為靈活。基于遙感影像技術(shù)，云和陰影的處理技術(shù)方法包括平均反射率匹配法、空間維度平均法等，可對相關(guān)數(shù)據(jù)或圖像進行割補和替換。通過云和陰影的處理，大大提高高分辨率遙感影像的可靠性，形成二維直方圖。

3.3不確定性問題

高空間分辨率遙感影像的數(shù)據(jù)信息具有同譜異物、同物異譜特征，盡管通過各類數(shù)據(jù)處理方法，可對相關(guān)數(shù)據(jù)做出差異化與針對性處理，但經(jīng)過校核后的數(shù)據(jù)依舊可能存在殘差，這便形成了地表覆蓋變化檢測的不確定性問題。為了有效控制不確定性問題的影響，應(yīng)對城市地表覆蓋變化的虛假變化進行分析處理，對不同精度的圖像模型進行去偽處理，運用數(shù)理統(tǒng)計理論、模糊分析理論、靈敏度系統(tǒng)理論等，最大限度上降低與避免地表覆蓋變化檢測中的不確定性問題，提高空間分析