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城市建筑物的高度和密度信息是进行城市规划,研究城市发展的重要参数。同时,在城市人口估算、城市环境监测和城市灾害预警工作中,作为城市下垫面的重要组成部分,建筑物的高度和密度分布信息也是研究者希望获得的第一手资料。本文的主要研究目的是获得一种快速便捷的方法,能对大范围的建筑物及其高度进行提取,并获得较高精度。本文利用ALOS的多光谱和全色影像,对天津和塘沽地区的建筑物三维分布信息进行提取与计算。主要研究内容和成果如下:
(1)融合影像分类和建筑物提取
对ALOS多光谱和全色影像进行配准、融合和裁切。用人工监督的遥感影像分类方法对融合图像进行分类,提取城市建筑物。获得研究区域的建筑物栅格和矢量图像。编程计算了城市100米格网的建筑物密度分布。
(2)建筑物阴影信息提取
利用融合影像的第四波段图像,分区域进行直方图统计,确定多组阈值。通过阈值分割提取卫星影像阴影信息。并通过一系列的处理,尽量排除水体等其他因素对阴影的影响,优化阴影信息。同时本文在高度计算中提出,以单个建筑物为单位对高度值进行统计。所以只有拥有对应建筑物的阴影才能最终获得高度计算结果。这样也排除了非建筑物阴影的影响。
(3)建筑物高度计算
根据太阳-探测器-建筑物之间的相对关系,利用建筑物阴影计算建筑物高度。并对每个建筑物的多组高度值进行统计计算。通过各个统计值与实测建筑物高度值之间的精度计算,最终确定以每个建筑物高度值中的最大值作为此建筑物高度的最终提取结果。天津和塘沽城区的单个建筑物的高度提取精度控制在两个像元以内。在获得单个建筑物高度的基础上,计算了域市100米格网的建筑物高度分布图。
(4)基于城市建筑物三维分布信息的拓展研究
本文在获得城市建筑物三维分布信息的基础上,进一步计算了城市的容积率。并在城市人口密度的模拟方面,提出了方法和技术流程。