地理國(guó)情普查中地表覆蓋信息提取技術(shù)的應(yīng)用研究

■肖劍 孫會(huì)敏

（安徽省測(cè)繪局第二測(cè)繪院 安徽合肥 230000）

地理國(guó)情普查中地表覆蓋信息提取技術(shù)的應(yīng)用研究

■肖劍 孫會(huì)敏

（安徽省測(cè)繪局第二測(cè)繪院 安徽合肥 230000）

地表覆蓋信息提取技術(shù)是地理國(guó)情普查當(dāng)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，而地理國(guó)情普查工作的開展，也使得地表覆蓋信息提取技術(shù)朝著高效化、智能化的方向發(fā)展。本文通過區(qū)域研究，選擇合適的數(shù)據(jù)源，利用計(jì)算機(jī)人工交互解譯、計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯、目視解譯等方法對(duì)土地覆蓋信息進(jìn)行提取。通過試驗(yàn)和對(duì)比，三種解譯方式各自具有獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)，解譯區(qū)域的復(fù)雜程度、目標(biāo)區(qū)域種類等因素，會(huì)對(duì)遙感影像質(zhì)量和分類結(jié)果精度產(chǎn)生影響。因此在地理國(guó)情普查過程中，需要進(jìn)行綜合利用。

地理國(guó)情普查地表覆蓋信息提取技術(shù)應(yīng)用研究

0 前言

地理國(guó)情普查指的是對(duì)各個(gè)時(shí)期的基礎(chǔ)測(cè)繪成果進(jìn)行綜合利用，通過現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)，對(duì)城鎮(zhèn)、道路、地表覆蓋、地標(biāo)形態(tài)、沙漠、冰川、濕地、水系、地形等要素進(jìn)行空間化、定量化、動(dòng)態(tài)化的普查，同時(shí)統(tǒng)計(jì)和分析普查結(jié)果，對(duì)統(tǒng)計(jì)地圖和統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告進(jìn)行及時(shí)的發(fā)布。地理國(guó)情對(duì)過輕的描述和分析，是建立在地理的角度上，其研究特征是在地球表層的人文現(xiàn)象、自認(rèn)生物的空間變化，以及他們之間的相互關(guān)系特征。以此為內(nèi)容，對(duì)各種構(gòu)成國(guó)家物質(zhì)基礎(chǔ)的因素和條件進(jìn)行綜合性、整體性、宏觀性的分析和調(diào)查。

1 地理國(guó)情普查中地表覆蓋信息提取技術(shù)的分類體系

1.1 地表覆蓋信息提取技術(shù)

在當(dāng)前的地理國(guó)情普查中，所應(yīng)用的地表覆蓋信息提取技術(shù)主要有計(jì)算機(jī)人工交互解譯、計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯、目視解譯三種方法。其中，目視解譯指的是對(duì)圖像的色調(diào)和色彩等影像特征和布局、位置、圖形、紋理、陰影、大小、形狀等空間特征進(jìn)行運(yùn)用，同時(shí)綜合各類專題圖、地形圖等非遙感信息資料，遵從相關(guān)的規(guī)律，由表及里的進(jìn)行邏輯推理和綜合分析。計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取和計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類使對(duì)遙感影像進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，通過對(duì)象的紋理特征、形狀特征、光譜特征等，對(duì)提取規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的建立，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地表覆蓋類別信息的自動(dòng)提取。計(jì)算機(jī)人工交互解譯是二者的結(jié)合，利用自算計(jì)自動(dòng)提取技術(shù)對(duì)目標(biāo)地物的形狀、光譜等信息，按照影像特征進(jìn)行提取。利用目視解譯對(duì)形狀破碎、光譜信息模糊的目標(biāo)地物進(jìn)行分析[1]。

1.2 地標(biāo)覆蓋信息分類

地表覆蓋信息分類會(huì)對(duì)人工建筑、自然營(yíng)造物等狀況或?qū)傩赃M(jìn)行反映，分類標(biāo)準(zhǔn)不同，分類結(jié)果也不相同。根據(jù)2013年國(guó)務(wù)院第一期全國(guó)地理國(guó)情普查的相關(guān)情況，所發(fā)布的相應(yīng)指標(biāo)內(nèi)容中對(duì)地表覆蓋信息的分類來看，地理國(guó)情普查的內(nèi)容主要有一級(jí)類12個(gè)，二級(jí)類58個(gè)，三級(jí)類133個(gè)。這些類的代碼和名稱，都有特定的定義，來對(duì)分類體系進(jìn)行參考，對(duì)三級(jí)分類進(jìn)行利用。

2 地理國(guó)情普查中地表覆蓋信息提取技術(shù)的應(yīng)用

2.1 目視解譯法

影像的解譯標(biāo)志，也就是判讀要素，它能夠直接在遙感圖像中對(duì)地物信息的影像特征進(jìn)行判別和反映，主要包括圖案、紋理、顏色、色調(diào)、陰影、大小、形狀等。而在選定的試驗(yàn)區(qū)域中，地物種類較少，主要為林地和草地，在影像中，耕地、水體、房屋、道路等地物形狀規(guī)則，但數(shù)量較少。通過對(duì)解譯標(biāo)志體系的建立，判讀遙感影像，然后分類地物類別、提取地表覆蓋信息。將目標(biāo)地物分為14類進(jìn)行了試驗(yàn)，分別為水面、礫石地表、堆放物、構(gòu)筑物、硬化地表、無軌道路面、低密度低矮房屋、高密度低矮房屋、高覆蓋草地、喬灌混合林、闊葉灌木林、針葉林、旱地等[2]。

2.2 計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取法

面向?qū)ο蟮亩喑叨刃畔⑻崛〖夹g(shù)，其關(guān)鍵和基礎(chǔ)就是影像的分割。遙感影像的空間信息較為復(fù)雜，對(duì)于不同類別的微觀和宏觀地物特征，單一尺度的遙感影像分割難以有效兼顧。如果分割尺度較大，旱地、草地、林地等大面積的目標(biāo)地物能夠保留完整，但房屋、道路等小面積的目標(biāo)地物將會(huì)被破壞。如果分割尺度較小，對(duì)象將會(huì)增多，數(shù)據(jù)將會(huì)冗余，分類效率就會(huì)降低。面向?qū)ο蟮姆诸惸Ｊ街饕须`屬度函數(shù)分類法和臨近分類法兩種，分別為監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類。在分類之后，還需要經(jīng)過局部邊緣處理、重分類、合并對(duì)象等處理，才能得到理想的分類結(jié)果。

2.3 計(jì)算機(jī)人工交互解譯法

從光譜上來看，在試驗(yàn)區(qū)域的房屋頂部，有灰色、黑色、白色、藍(lán)色等，并且具有不規(guī)則的形狀[3]。含有土、碎石、瀝青的路面在影響中呈現(xiàn)黃色、青色、白色等較為復(fù)雜的光譜信息。路網(wǎng)稀松、中斷，不適用于計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯。在試驗(yàn)區(qū)域當(dāng)中，由于水體和旱地?cái)?shù)量較多具有特征突出的幾何形狀，與相鄰地物的光譜信息差別較大，可以采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取技術(shù)。在計(jì)算機(jī)人工交互解譯當(dāng)中，由于計(jì)算機(jī)和人之間需要反復(fù)交叉的進(jìn)行工作，因此在數(shù)據(jù)銜接等方面，會(huì)出現(xiàn)一定問題，因此，需要對(duì)其進(jìn)行后處理。核查屬性信息完整性和邏輯關(guān)系恰當(dāng)性。

2.4 分類結(jié)果及精度評(píng)價(jià)

對(duì)于不同的地表覆蓋種類、地形、影像質(zhì)量、地區(qū)來收，適用的解譯方法和相應(yīng)的分類結(jié)果也有所不同，其中目視解譯法適用于地形簡(jiǎn)單、地物種類少、破碎度低的區(qū)域；計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯法適用于地形簡(jiǎn)單、破碎度低的區(qū)域；計(jì)算機(jī)人工交互解譯法適用于地形復(fù)雜、地物種類多、破碎度大、以及總體地物分類中，線形地物數(shù)量所占比例過大的區(qū)域[4]。其中計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯法對(duì)影像質(zhì)量的要求最高，其次是目視解譯法，計(jì)算機(jī)人工交互解譯法對(duì)影像質(zhì)量的要求最低。

3 結(jié)論

地理國(guó)情普查是我國(guó)一項(xiàng)重要的舉措，而在具體的普查過程中，地表覆蓋信息提取技術(shù)是最為基本，也是最為重要的技術(shù)手段之一。主要有目視解譯法、計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯法、計(jì)算機(jī)人工交互解譯法這三種方法，根據(jù)實(shí)際地形、質(zhì)量等方面的不同，選擇合適的方法，才能更好的完成地理國(guó)情普查工作。

[1]李琦.高分辨率遙感影像在地理國(guó)情普查信息提取中的應(yīng)用研究 [D].吉林大學(xué), 2014.

[2]黃霞,張靜舒,何勇.地理國(guó)情普查中地表覆蓋信息提取技術(shù)研究 [J].重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版),2014,08:101-106.

[3]湯育紅.地理國(guó)情普查地表覆蓋與國(guó)情要素信息的提取方法探討 [J].測(cè)繪與空間地理信息,2013,12:89-91+95.

[4]明紅蓮.談面向地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的地表覆蓋信息提取方法 [J].城市地理,2014,20:99.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-125-1

肖劍（1979～），男，本科，工程師，研究方向?yàn)闇y(cè)繪。