基于ENVI的高分辨率遙感影像城市綠地信息提取研究-陳陽.pdf.doc

第卷第期測繪工程，年月， 基于的高分辨率遙感影像城市 綠地信息提取研究陳 陽，趙俊三，陳應躍（昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 ）摘 要：近年來眾多高分辨率遙感衛(wèi)星的發(fā)射為城市綠地信息提取提供了高效的手段 ，如何充分利用高分辨率遙感 影像對現(xiàn)代城市進行規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境評價具有重要意義。文中介紹一個完整的遙感工程在 下的實現(xiàn)過程， 包含高分辨率數(shù)據(jù)的處理、高分辨率信息提取流程的合理安排、模塊面向?qū)ο笮畔⑻崛〉葍?nèi)容，可全面快速掌握 城市綠地總量與分布現(xiàn)狀，為綠地系統(tǒng)規(guī)劃與日常管理決策提供參考，對生態(tài)城市建設具有重要意義。關(guān)鍵詞：城市綠地；信息提??；中圖分類號： 文獻標志碼： 文章編號：（） ， （ ， ， ，）： ， ， ， ， ：； 城市綠地作為城市中唯一有生命的基礎(chǔ)設施， 在改善城市生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境方面起著積極的 作用，它是城市的氧源，更是電磁輻射、噪音及有 害氣體的良好吸收體，在城市生態(tài)平衡中扮演著 重要的角色，準確掌握其分布結(jié)構(gòu)及變化規(guī)律，預測其發(fā)展走向，對于維護區(qū)域生態(tài)平衡，保護城市 。生態(tài)環(huán)境具有不可忽視的作用 城市綠地的規(guī) 劃須先立足于對城市綠地現(xiàn)狀的了解，傳統(tǒng)的綠地 調(diào)查采取實地測量與統(tǒng)計相結(jié)合的方法，它效率低收稿日期：基金項目：國家自然科學基金資助項目（）作者簡介：陳 陽（），男，碩士研究生下而且統(tǒng)計結(jié)果受人為影響。隨著遙感技術(shù)的發(fā) 展，近年來眾多高分辨率遙感衛(wèi)星的發(fā)射為城市綠 地信息提取提供了高效的手段，如何充分利用高分 辨率遙感影像對進行現(xiàn)代城市規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境評 。價具有重要意義高分辨率遙感技術(shù)為城市生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測方 法和評價指標的改進提供了有力的支持。獲得的 城市綠地覆蓋信息與其他資料結(jié)合可以進行城市 綠地空間分布分析評價，為合理進行城市綠地規(guī)劃。提供決策支持 高分辨率遙感技術(shù)具有很多特 點：多傳感器提供高分辨率全色波段及多光譜數(shù) 據(jù)，通過圖像融合方法，可以得到色彩信息豐富的測 繪 工 程 第卷高分辨率光譜數(shù)據(jù)；衛(wèi)星控制技術(shù)，可使重訪周期 控制在數(shù)天以內(nèi)；使地物內(nèi)部組成要素更豐富，能更好反映空間信息、地物尺寸形狀、地物之間的關(guān)系。 衛(wèi) 星 是 公 司 于 年月日發(fā)射升空，運行在 高的太 陽同步軌道上的高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星，它能夠為 世界各地的商業(yè)用戶提供滿足其需要的高性能圖像產(chǎn)品。在空間分辨率（），多光譜成像（個全色通道、個多光譜通道）、側(cè)擺速度、掃描寬度等方面具有顯著的優(yōu)勢，能夠滿足更 廣領(lǐng)域的遙感用戶，為其提供更好的遙感信息源服 務，在數(shù)字城市建設、自然資源的管理和監(jiān)控、自然 災害的評估及精細農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中具有應用潛力。本文介紹了使用遙感圖像處理軟件，采 用 高分辨率遙感影像，對城市綠地信 息提取的方法，其技術(shù)路線如圖所示。行融合處理，使融合后的影像既保留多光譜特征又 擁有較高的空間分辨率，如圖所示。中的融合方法有 變換、 變換、乘積運算、變換和，融合方法的選用十分重要， 不同方法有不同的適用范圍，同樣的融合方法應用 在不同影像中所得結(jié)果也往往不一樣。本文選擇 適于最新高空間分辨率影像的 方 法，改進了 中信息過分集中的問題，而且不受 波段限制，可以較好地保持影像的紋理和光譜信息。圖 技術(shù)路線 實驗數(shù)據(jù)本文選擇成像時間為夏季，植被長勢較好的含 信息的 級數(shù)據(jù)，該數(shù) 據(jù)包括 分辨率的全色影像和 分辨率 的多光譜影像。其中多光譜影像包含個波段，除 含有藍、綠、紅、近紅個業(yè)內(nèi)標準波段外，還含有海 岸、黃、紅邊、近紅個彩色波段，增加的波段信息為 用戶提供進行精確變化檢測和制圖的能力，其中非 可見光近紅外波段，波長較長，受大氣影響較小。 因紅和近紅外波段是對綠地敏感的波段，為了提高 工作效率，故本文在圖像分類時僅選擇個業(yè)內(nèi)標 準波段參與圖像分割。 數(shù)據(jù)預處理 圖像融合將高空間分辨率的全色影像與多光譜數(shù)據(jù)進圖 融合后圖像與多光譜圖像對比在 中分別打開 多光譜圖像 和全色圖像，選擇 ，選擇適當?shù)目臻g裁剪及波譜裁剪然后進入融 合參數(shù)面板，該面板會自動識別其傳感器類型，重采樣方法選擇精度最高的三次卷積。 自定義坐標系為避免坐標來回轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生較大誤差，應首先 統(tǒng)一控制點和輸出正射校正圖像的坐標系。本文 因 數(shù)據(jù)為北京坐標系，所以統(tǒng)一坐標系為 北京坐標系。該步驟在 中進行， 從網(wǎng)上獲取北京坐標系相應投影、基準面、中央 經(jīng)線長度比等參數(shù)，將其添加至軟件中并保存。 正射校正在衛(wèi)星影像和航空影像中會有一些幾何誤差， 主要由比例尺變化、傳感器姿態(tài)的變化、傳感器的 系統(tǒng)誤差引起。對于分辨率較高且具有 信息 的圖像可以用正射校正的方法完成幾何校正以消 除這些誤差達到更高的精度要求。在本文中，采取 的方法完成正射校正，其中控制點從參考圖像 中選擇。首先將參考圖像 和 數(shù)據(jù)進行綁定，這樣可以在 上獲取， 及該點的高程值。在選控制點時，不能選擇建筑物的頂點，因為傳感 器若有傾斜角度，建筑物頂點將會偏移，所以確保 選點時選擇地面上的控制點。選好同名點（鏈接第期 陳 陽，等：基于的高分辨率遙感影像城市綠地信息提取研究點）后，在參考圖像中右鍵選擇像元位置，可將參數(shù) 導出至控制點選擇面板并添加點。添加點完成之 后可查詢控制點的誤差，若太大可進行刪點重選。 因圖像融合時丟失了信息，進行正射校正時需 要選擇相應 文件，可以使用全色影像的 信息進行補充。 快速大氣校正因提取綠地信息所需精度不用太高，故本文使用大 氣 校 正 擴 展 模 塊 中 的 快 速 大 氣 校 正 工 具（ ），可以提高 和光譜屬性值的精度，還可以消除部分大氣影響。 完成大氣校正后定位到綠地并分別打開大氣校正 前后的光譜曲線，發(fā)現(xiàn)校正后的光譜曲線更為真 實，如圖所示。圖 快速大氣校正前后綠地波譜曲線對比 面向?qū)ο缶G地信息提取綠地信息提取使用到特征提?。?，）這個擴展模塊，中該模塊含 有個工具：基于樣本選擇的特征提取、基于規(guī)則的 特征提取與分割式特征提取。提取植被選用基于 規(guī)則的特征提?。?）。歸一化植被指數(shù)（ ，）計算可以將多光譜數(shù)據(jù)變換成 一個單獨的圖像波段，用于顯示植被分布。較高的 值預示著包含較多的綠色植被。中的 使用標準算法 （：近紅外波段，：紅波段） 值的范圍為。 調(diào)整分割尺度與合并尺度創(chuàng)建發(fā)現(xiàn)對象時，分割尺度越大則分割的塊越 大，值越小則分割的塊越多，勾選預覽可實時預覽 分割效果圖，根據(jù)提取地物的大小選擇適合的分割 尺度。分割時，發(fā)現(xiàn)分割的對象相對零碎，使用合 并尺度對其進行合并，合并的值越大被合并的塊越 多。通過預覽和經(jīng)驗調(diào)整分割尺度值為，合并尺 度值為時效果較為理想。 建立規(guī)則建立規(guī)則時需建立兩種規(guī)則，一種是把需要的 地物提取出來，一種是把不需要的地物去掉。新打 開一個工程文件并打開經(jīng)過處理過的研究 區(qū)圖像，以 標準假彩色顯示波段使綠地植被 顯示為紅色，利于目視解譯找綠地植被。使用 （感興趣區(qū)域）選擇感興趣區(qū)域時，可在研究區(qū)域各 個地方，選擇一些長勢不太好的植被進行標注，注意在建筑物陰影中的植被（在圖像上顯示為近黑色 但確定為植被）不要標注，若選擇會使結(jié)果數(shù)值很 小，失去研究意義，統(tǒng)計可得綠地對應的 的最小值為 ?；氐侥K預覽窗口設置該值發(fā)現(xiàn)有部分顯 示為紫色屋頂?shù)牡匚锉粍澐诌M綠地里面，故再次建 立一個 的規(guī)則以去除紫色屋頂。新建感興趣 類型，放大窗口可參考之前預覽時被錯分的地物目 視選擇出一些覆蓋人造涂料的地物作為樣本，統(tǒng)計 得出在綠地區(qū)域的最大值與紫色屋頂?shù)淖?小值基本接近，為 ，如圖所示。故使 用 作為剔除紫色屋頂?shù)拈撝?。再次預覽發(fā) 現(xiàn)紫色屋頂被剔除。由此獲得比較理想的面向?qū)?象分類規(guī)則如下： ： ：測 繪 工 程 第卷：（ ）： ：）（） ： ：（）： ）（） 圖 綠地樣本與非綠地樣本的統(tǒng)計結(jié)果 結(jié)束語像道路提取測繪工程， （）： 陳利，林輝，孫華 基于影像城市綠地信 本文介紹了一個完整的遙感工程在 下息提取研究 西北林學院學報， ， （）： 的實現(xiàn)過程，包含高分辨率數(shù)據(jù)的處理、高分辨率 宋仁波，李文慧，王細元，等 基于雙張影像的城市建筑信息提取流程的合理安排、模塊面向?qū)ο?物高度提取方法測繪工程， ， （）： 信息提取等內(nèi)容。提取出綠地信息后，能以 黃穎 基于遙感的城市綠地提取研究西部探礦工格式輸出至中進行矢量結(jié)果檢查與編 程，（）： 輯、矢量數(shù)據(jù)拼接與裁剪及屬性賦值等操作，從而王野 基于資源三號衛(wèi)星影像的城市綠地信息提取方 全面快速地掌握城市綠地總量與分布現(xiàn)狀，為綠地法探討測繪工程， （）： 系統(tǒng)規(guī)劃與日常管理決策提供參考，對生態(tài)城市建賴志斌，夏曙東，承繼成 高分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)在城 設具有重要意義。市生態(tài)環(huán)境評價中的應用模型研究 地理科學進展， （）： 參考文獻： 楊寶龍，夏斌，馮里濤，等影像在城市綠地提取中的應用：以石家莊市為例安徽農(nóng)業(yè)科學，鄭光，田慶久