【摘要】：大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)的更新是一項(xiàng)長(zhǎng)期的重要任務(wù)。本文分析了1∶2000地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)快速更新的難點(diǎn),提出了一種航空攝影與衛(wèi)星遙感、區(qū)域更新與要素更新相結(jié)合的大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)半自動(dòng)快速更新方法。采用變化檢測(cè)方法從更新前后衛(wèi)星遙感影像中提取變化區(qū)域和變化要素,然后分別采用面向區(qū)域和面向要素的方法從高分辨率航空影像上測(cè)量變化地物,最后通過(guò)半自動(dòng)空間實(shí)體匹配的方法建立現(xiàn)狀庫(kù)與歷史庫(kù)中要素的回溯關(guān)聯(lián),從而實(shí)現(xiàn)地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)的半自動(dòng)增量式快速更新。利用該方法對(duì)中山市東區(qū)的1∶2000地形圖進(jìn)行了更新試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,引入衛(wèi)星影像進(jìn)行自動(dòng)變化檢測(cè)后,在航空影像上分區(qū)域和要素兩種模式采集更新城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫(kù),效率比傳統(tǒng)方法提高25%。
【圖文】：

虻?［8］，對(duì)于變化較大的區(qū)域，對(duì)全部要素進(jìn)行重新采集更新。對(duì)城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行快速更新時(shí)，一般間隔周期較短，成片變化主要集中在快速城鎮(zhèn)化區(qū)域或城鄉(xiāng)接合部，成片更新要素并不多，而且地形圖是綜合地圖，涉及要素多，，往往只有少數(shù)幾類要素更新較多，因此適合采用以要素更新為主、區(qū)域更新為輔的數(shù)據(jù)更新模式。針對(duì)城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)更新的特點(diǎn)，結(jié)合航空航天遙感影像各自的優(yōu)勢(shì)，本文設(shè)計(jì)了一種以要素更新為主、區(qū)域更新為輔的城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)半自動(dòng)快速增量更新方法，流程如圖1所示。首先利用航天影像快速準(zhǔn)確變化檢測(cè)(發(fā)現(xiàn)變化，側(cè)重屬性精度)，然后利用航空影像高精度采集更新數(shù)據(jù)(測(cè)量變化，側(cè)重幾何精度)，最后通過(guò)半自動(dòng)匹配關(guān)聯(lián)不同時(shí)期的變化要素(關(guān)聯(lián)變化)。為檢驗(yàn)方法的可行性，以中山市1∶2000數(shù)據(jù)庫(kù)為例進(jìn)行更新試驗(yàn)。圖1城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)半自動(dòng)增量更新流程1．1研究數(shù)據(jù)分析米級(jí)高分辨率衛(wèi)星遙感影像可常年觀測(cè)，成本較低，通常兩次觀測(cè)時(shí)間間隔短，可利用的免費(fèi)資源也多［9］，常被用于1∶1萬(wàn)及以下地形圖的更新，但為滿足城市大比例尺地形圖更新數(shù)據(jù)采集精度要求，通常需要0．5m甚至更高分辨率的彩色影像，而要獲取該高分衛(wèi)星彩色影像仍比較困難。但由于衛(wèi)星影像常采用推掃式成像，具有投影差等幾何畸變小的特點(diǎn)，采用重軌獲取時(shí)，拍攝位置和姿態(tài)近似相同，同一區(qū)域不同時(shí)相影像的幾何畸變比較接近，可以減少不同時(shí)相非地物變化引起的變化檢測(cè)誤檢率，適用于發(fā)現(xiàn)待更新的要素和區(qū)域。航空影像常采用中心投影，遙感平臺(tái)離地面更近，投影變形更大，難以進(jìn)行嚴(yán)格重軌飛行，同一區(qū)域兩次獲取影像的季節(jié)難以相近，幾何畸變往往也不一致，難以進(jìn)行高精度配準(zhǔn)?

山市東區(qū)與開(kāi)發(fā)區(qū)交接處，面積約為20km2。歷史地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)的成圖時(shí)間為2010年底，現(xiàn)需以2015年底為節(jié)點(diǎn)對(duì)1∶2000地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新。從谷歌地球上選取并下載了IKONOS衛(wèi)星2010年9月27日和2013年10月21日的彩色影像，分辨率為1m，用于變化檢測(cè)，提取變化要素與變化區(qū)域，從而確定變化數(shù)據(jù)的采集模式。根據(jù)變化檢測(cè)結(jié)果，使用2013年11月的航攝立體影像進(jìn)行更新數(shù)據(jù)采集，分辨率為0．2m。最后對(duì)更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行建庫(kù)，并通過(guò)圖形匹配結(jié)合后編輯的半自動(dòng)方法建立增量數(shù)據(jù)庫(kù)。2．2變化檢測(cè)變化前后的衛(wèi)星影像如圖2(a)、(b)所示，可以看出在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)成圖至2013年底的3年時(shí)間里，不少區(qū)域發(fā)生了變化，主要是新建了許多居民小區(qū)及部分村落變成了工地。圖2變化前后的IKONOS衛(wèi)星影像采用前文所述方法，先對(duì)影像進(jìn)行配準(zhǔn)、顏色匹配等預(yù)處理，然后提取變化檢測(cè)的特征，選擇一定的訓(xùn)練樣本，使用支持向量機(jī)進(jìn)行變化檢測(cè)。變化檢測(cè)結(jié)果如圖3所示，方框內(nèi)的區(qū)域即為變化區(qū)域，方框外的變化像素所壓蓋的要素即為變化要素。圖3變化檢測(cè)結(jié)果(黑色為變化像素，方框?yàn)樽兓瘏^(qū)域)2．3變化信息采集在0．2m分辨率的航攝影像上，疊加歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行變化信息的采集，并將采集數(shù)據(jù)保存在臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，其中變化區(qū)域進(jìn)行全要素采集，非變化區(qū)域，對(duì)變化像素壓蓋的要素進(jìn)行更新采集，同時(shí)建立變化前后要素的對(duì)應(yīng)關(guān)系，作為屬性保存。圖4中，(a)、(b)所示分別為某變化區(qū)域變化前后的航空影像，(c)、(d)分別為基于該航空影像采集的更新前后的地形圖數(shù)據(jù)。在整個(gè)試驗(yàn)區(qū)域，按照區(qū)域采集的面積占36%，約7．2km2，采集的要素占全部采集要素的2/3。圖4基于航空影像的變化信息采集2．4增量庫(kù)構(gòu)建為實(shí)現(xiàn)增量式更新和數(shù)據(jù)庫(kù)可回溯，需將采?
【作者單位】： 中山市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站;中山市基礎(chǔ)地理信息中心;湖南科技大學(xué)地理空間信息技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：中山市地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警軟件系統(tǒng)研發(fā)課題(ZZ21550338)
【分類號(hào)】：P208

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2526595