隨機幾何應用于遙感數據地物目標提取方法綜述

摘 要：遙感數據地物目標（如道路、建筑物、水系和樹冠等） 提取有利于交通管理、城市規劃等相關領域的發展。隨機幾何理論應用于目標提取具有靈活性、面向對象性、穩定性和收斂性等優勢，逐漸成為學者研究遙感數據地物目標提取方法依據的重要理論基礎。鑒于此，依據近些年來國內外的相關文獻，對現有的隨機幾何理論和方法進行了總結，梳理了隨機幾何理論應用于地物目標提取建模的基本思想，介紹了該類模型的參數求解算法以及實驗結果的評價方法，并針對現有方法及其特點總結了隨機幾何理論應用于地物目標提取的建模流程。總結了現有方法存在的優勢與劣勢，并從提取效率、精準性、應用性和求解算法完備性四方面給出了未來研究的可能性，為隨機幾何理論的應用以及遙感影像解譯提供了有價值的思路。

關鍵詞：隨機幾何；遙感數據；點過程；模擬算法；地物目標；線過程

中圖分類號：ＴＨ７６１ 文獻標志碼：Ａ

文章編號：１００３－３１０６（２０２４）１０－２３８３－１０

０ 引言

遙感數據具有覆蓋范圍廣、信息含量大和獲取受限小等優勢，反映了各類地物目標（如建筑物、水體、道路和植被等）的空間、光譜和時間等信息，有利于林業、地質、環境監測、城鄉規劃和交通運輸等部門對相關地物目標進行實時提取或監測，并依此做出及時的響應。在諸多遙感數據地物目標提取方法所依據的理論中，隨機幾何理論［１－２］憑借其靈活性、面向對象性、穩定性和收斂性等優勢逐漸發展成為近些年來目標提取方法研究的主要理論基礎。

基于隨機幾何理論的遙感數據地物目標提取方法一般利用地物目標的結構信息、空間信息、光譜信息和高程信息等，以盡可能完備地建立提取模型，再利用可逆跳變的模擬算法對提取模型進行模擬優化，整個過程可實現全自動化地提取地物目標。目前，隨著遙感技術的不斷提高，遙感數據種類越來越多，主要包括地面遙感數據（如車載遙感觀測數據［３］等）、航空遙感數據（如無人機航攝數據［４］、機載激光雷達點云數據［５］等）和衛星遙感數據［６－７］（如高分系列、ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ 系列、微波系列和ＷｏｒｌｄＶｉｅｗ系列等），具有不同的數據特點；數據量也呈現“爆炸式”地增長；數據的空間分辨率越來越高，可達亞米級，地物目標包含的信息愈加豐富且復雜，如同類地物目標的局部結構信息更加清晰，不同地物目標的空間信息相互交織則更加復雜，從而導致光譜信息更加復雜。綜上，就實現全自動、大尺度、高精度和高效率提取遙感數據地物目標而言，理論與方法的研究仍任重而道遠。