基于衛星遙感的城市動態監測研究

李增順 袁世英 劉乙淼 劉勇 郝震寰

摘 要：伴隨著衛星遙感技術的不斷發展，其分辨率也變得越來越高，因此，利用衛星遙感成像技術進行城市的動態監測已經成為主流趨勢。本文主要闡述遙感在城市動態監測方面的應用原理，以及具體應用。

關鍵詞：遙感；城市動態監測；原理

隨著我國城市的不斷發展，城市的規劃以及建設工作都必須建立在動態監測的基礎之上，通過這種動態的監測，能及時解決城市規劃過程當中所出現的問題，總結對應的解決策略。傳統的航空遙感技術成本相對較高，更新速度遠遠低于需求值，因此，城市動態監測也必須要依賴于衛星遙感才能真正得以實現。最近幾年隨著技術的不斷發展，衛星遙感技術的分辨率已經得到了快速的提升。基于此種情況，將衛星遙感技術應用于城市的動態監測當中已經成為主流趨勢，同時也是技術發展的根本趨勢。因此，在本文當中筆者進行了簡單的論述。

一、衛星遙感技術應用于城市動態監測中的原理分析

（一）基本原理

在使用衛星遙感技術進行城市動態監測過程當中，必須要遵循特定的工作流程，具體參見圖：

城市土地利用動態監測研究流程圖

（二）建筑物的提取

最近幾年，隨著衛星遙感技術分辨率的不斷提升，衛星遙感技術在建筑物信息提取方面所發揮的作用也越來越大了，尤其是在建筑物的自動提取以及重建當中，高分辨率衛星遙感技術已經有了非常廣泛的應用。目前，單純的依賴于光譜影像以及航片很難實現建筑物信息的有效提取，對于該問題現階段已經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據來源的影像信息進行多層次的信息提取，最終實現城市內建筑物的有效提取，這在很大程度上減少了不確定性以及相關的計算量。對于城市內部矩形建筑物的提取，目前階段已經有部分專家與學者實現了通過計算機的自動提取，即基于幾何結構元分析的衛星圖像城區建筑物的自動提取和利用機載激光掃描測距數據進行建筑物的自動提取。

二、衛星遙感在城市動態監測中應用的關鍵步驟研究

（一）衛星相關數據的獲取

選取的數據源主要有分辨率為 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小變化。

為了使得監測的效果可以達到預期值，這就要求在進行數據獲取的過程當中必須充分利用當地已有的地形圖以及變更調查圖，同時還要結合當地的土地使用狀況調查圖，此外，也可以通過相關的輔助數據作為支撐。

（二）多源數據的處理

多源數據處理是在實際當中最為關鍵的步驟，對于精確度具有直接的影響，一般來說，多源數據的處理主要包括影像的校正、配準、融合以及增強等方面的內容：

第一，影像校正。所謂的影像校正就是對衛星遙感過程當中所獲得的信息進行校正的過程，校正的主要依據是地面控制點以及地面高程的真實狀況，即根據實際情況對衛星遙感所獲得的模型進行必要的調整。目前階段，影像校正一般情況下都是通過計算機軟件自動進行，例如ImageStation、Arcgis以及ERDAS等軟件。這些軟件當中有許多衛星軌道影像資料，在實際的校正過程當中，會根據不同的衛星影像資料選擇不同的軟件進行處理，對于不存在的衛星影像資料通常是選擇控制點進行控制。

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的影像資料進行對比，并通過特定的計算機算法對其中所存在的問題進行修補，在最大程度上獲得真實的影像資料。進行影像融合的最根本目標在于通過相同地區不同影像資料之間的對比與分析，消除不同信息之間的誤差，減少模糊性，從而有效的提高準確度。

（三）變化信息提取與矢量柵格的輸出

對相同地區不同時相之間的衛星遙感圖像進行對比與分析，主要以人工解譯為主，以計算機影像解譯為輔，將土地的利用與變化情況進行信息提取處理。在完成對比成果圖形之后還需要將成果進行柵格化處理。

（四）外業核查

外業核查的主要目標在于利用柵格化處理的信息成果與實際情況之間進行對比與分析，并對相關的變化圖斑進行確定，從而驗證精準性。

三、結語

隨著衛星遙感技術的不斷發展，清晰度已經有了顯著的提高，基于此種情況，在本文當中筆者結合自己的實際工作經驗分析了當前階段衛星遙感技術在城市動態監測中的應用原理和實際應用。

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