面向区域与要素的城市1∶2000地形图数据库增量更新方法

发布时间：2019-08-14 13:23

【摘要】：大比例尺地形图数据库的更新是一项长期的重要任务。本文分析了1∶2000地形图数据库快速更新的难点,提出了一种航空摄影与卫星遥感、区域更新与要素更新相结合的大比例尺地形图数据库半自动快速更新方法。采用变化检测方法从更新前后卫星遥感影像中提取变化区域和变化要素,然后分别采用面向区域和面向要素的方法从高分辨率航空影像上测量变化地物,最后通过半自动空间实体匹配的方法建立现状库与历史库中要素的回溯关联,从而实现地形图数据库的半自动增量式快速更新。利用该方法对中山市东区的1∶2000地形图进行了更新试验。试验结果表明,引入卫星影像进行自动变化检测后,在航空影像上分区域和要素两种模式采集更新城市大比例尺地形图数据库,效率比传统方法提高25%。
【图文】：

流程图,增量更新,数据库,流程

虻?［8］，对于变化较大的区域，对全部要素进行重新采集更新。对城市大比例尺地形图数据库进行快速更新时，一般间隔周期较短，成片变化主要集中在快速城镇化区域或城乡接合部，成片更新要素并不多，而且地形图是综合地图，涉及要素多，，往往只有少数几类要素更新较多，因此适合采用以要素更新为主、区域更新为辅的数据更新模式。针对城市大比例尺地形图数据库更新的特点，结合航空航天遥感影像各自的优势，本文设计了一种以要素更新为主、区域更新为辅的城市大比例尺地形图数据库半自动快速增量更新方法，流程如图1所示。首先利用航天影像快速准确变化检测(发现变化，侧重属性精度)，然后利用航空影像高精度采集更新数据(测量变化，侧重几何精度)，最后通过半自动匹配关联不同时期的变化要素(关联变化)。为检验方法的可行性，以中山市1∶2000数据库为例进行更新试验。图1城市大比例尺地形图数据库半自动增量更新流程1．1研究数据分析米级高分辨率卫星遥感影像可常年观测，成本较低，通常两次观测时间间隔短，可利用的免费资源也多［9］，常被用于1∶1万及以下地形图的更新，但为满足城市大比例尺地形图更新数据采集精度要求，通常需要0．5m甚至更高分辨率的彩色影像，而要获取该高分卫星彩色影像仍比较困难。但由于卫星影像常采用推扫式成像，具有投影差等几何畸变小的特点，采用重轨获取时，拍摄位置和姿态近似相同，同一区域不同时相影像的几何畸变比较接近，可以减少不同时相非地物变化引起的变化检测误检率，适用于发现待更新的要素和区域。航空影像常采用中心投影，遥感平台离地面更近，投影变形更大，难以进行严格重轨飞行，同一区域两次获取影像的季节难以相近，几何畸变往往也不一致，难以进行高精度配准?

影像,IKONOS卫星,影像,变化检测

山市东区与开发区交接处，面积约为20km2。历史地形图数据库的成图时间为2010年底，现需以2015年底为节点对1∶2000地形图数据库进行更新。从谷歌地球上选取并下载了IKONOS卫星2010年9月27日和2013年10月21日的彩色影像，分辨率为1m，用于变化检测，提取变化要素与变化区域，从而确定变化数据的采集模式。根据变化检测结果，使用2013年11月的航摄立体影像进行更新数据采集，分辨率为0．2m。最后对更新的数据进行建库，并通过图形匹配结合后编辑的半自动方法建立增量数据库。2．2变化检测变化前后的卫星影像如图2(a)、(b)所示，可以看出在历史数据库成图至2013年底的3年时间里，不少区域发生了变化，主要是新建了许多居民小区及部分村落变成了工地。图2变化前后的IKONOS卫星影像采用前文所述方法，先对影像进行配准、颜色匹配等预处理，然后提取变化检测的特征，选择一定的训练样本，使用支持向量机进行变化检测。变化检测结果如图3所示，方框内的区域即为变化区域，方框外的变化像素所压盖的要素即为变化要素。图3变化检测结果(黑色为变化像素，方框为变化区域)2．3变化信息采集在0．2m分辨率的航摄影像上，叠加历史数据库，进行变化信息的采集，并将采集数据保存在临时数据库中，其中变化区域进行全要素采集，非变化区域，对变化像素压盖的要素进行更新采集，同时建立变化前后要素的对应关系，作为属性保存。图4中，(a)、(b)所示分别为某变化区域变化前后的航空影像，(c)、(d)分别为基于该航空影像采集的更新前后的地形图数据。在整个试验区域，按照区域采集的面积占36%，约7．2km2，采集的要素占全部采集要素的2/3。图4基于航空影像的变化信息采集2．4增量库构建为实现增量式更新和数据库可回溯，需将采?
【作者单位】：中山市地质环境监测站;中山市基础地理信息中心;湖南科技大学地理空间信息技术国家地方联合工程实验室;
【基金】：中山市地质灾害监测预警软件系统研发课题(ZZ21550338)
【分类号】：P208

【参考文献】