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我国的城市化发展日新月异,实时监控城市建设用地变化对国家进行宏观调控和科学治理尤为重要。城市新增建设用地变化检测有助于城市管理者有效的掌握城市土地变化情况,合理的规划城市发展,减少农用地被占和违规建设。随着高分遥感技术的不断发展,采用面向对象的方法进行地表覆盖变化检测越来越受到人们的青睐。为此文章利用前后两期高分辨率遥感影像进行城市新增建设用地变化检测研究。
文章采用的数据为GF-1号、GF-2号遥感影像和前期地理国情监测矢量成果。在对遥感影像数据进行相应的预处理以后,通过叠加前期监测成果进行矢量约束分割获取地物影像图斑;在此基础上提取地物的光谱和纹理特征构建特征向量,根据特征向量的相似度来判断前后期对应区域是否发生变化;最后对检测的结果进一步去除伪变化得到最终的变化检测结果。本文的主要研究内容和成果如下:
(1)矢量约束的遥感影像分割。遥感影像分割是面向对象变化检测方法的关键步骤,分割的结果在一定程度上会影响到变化检测的精度。本文利用前期地理国情监测矢量成果的边界对后期遥感影像进行矢量约束分割,限制了过分割现象的产生,保证了影像分割的精度。紧接着将分割的结果映射到前期影像上,获得前后期完全对应的影像分割图斑。
(2)基于向量相似度的变化检测技术。在获得前后期一致的分割图斑以后,分别对前后期分割图斑提取光谱和纹理特征,并对变化的图斑进行特征变化分析,挑选变化差异较大的几组特征进行特征向量的构建,然后计算前后期特征向量之间的向量相似度,根据设定的阈值进行变化判别。同时为了保证检测出来的结果都是建设用地类型,文章构建了差值建设用地指数(DCLI)进行伪变化图斑的去除,提高了变化检测的精度。
(3)城市新增建设用地变化检测工具软件研发。传统的变化检测手段主要依靠人工目视解译,工作量大并且效率低下。因此在(1)和(2)的基础上,以国产二次开发组件集PIE-SDK为基础,结合Visual Studio2017开发平台进行城市新增建设用地变化检测工具软件的研发。实现了栅格和矢量数据的加载、矢量约束分割、边界映射、特征提取和向量相似度计算等功能。
(4)工具软件试验和分析。文章以重庆市部分区域为例,利用研发的城市新增建设用地变化检测工具软件进行变化检测试验,通过多次试验选取合适的影像分割参数和变化阈值范围,试验结果可以达到10%以内的漏检率,正确率高达90%。试验结果表明本文方法具有一定的有效性,该工具软件具有一定的实际价值。
综上所述,文章在获取前后期相同分割图斑的基础上,利用向量相似度法进行城市新增建设用地变化检测,并对变化检测的结果进行伪变化去除,能够有效降低虚检率;城市新增建设用地变化检测工具软件的研发能够减少人工提取变化区域的工作量,提高变化检测的效率和自动化程度。
文章采用的数据为GF-1号、GF-2号遥感影像和前期地理国情监测矢量成果。在对遥感影像数据进行相应的预处理以后,通过叠加前期监测成果进行矢量约束分割获取地物影像图斑;在此基础上提取地物的光谱和纹理特征构建特征向量,根据特征向量的相似度来判断前后期对应区域是否发生变化;最后对检测的结果进一步去除伪变化得到最终的变化检测结果。本文的主要研究内容和成果如下:
(1)矢量约束的遥感影像分割。遥感影像分割是面向对象变化检测方法的关键步骤,分割的结果在一定程度上会影响到变化检测的精度。本文利用前期地理国情监测矢量成果的边界对后期遥感影像进行矢量约束分割,限制了过分割现象的产生,保证了影像分割的精度。紧接着将分割的结果映射到前期影像上,获得前后期完全对应的影像分割图斑。
(2)基于向量相似度的变化检测技术。在获得前后期一致的分割图斑以后,分别对前后期分割图斑提取光谱和纹理特征,并对变化的图斑进行特征变化分析,挑选变化差异较大的几组特征进行特征向量的构建,然后计算前后期特征向量之间的向量相似度,根据设定的阈值进行变化判别。同时为了保证检测出来的结果都是建设用地类型,文章构建了差值建设用地指数(DCLI)进行伪变化图斑的去除,提高了变化检测的精度。
(3)城市新增建设用地变化检测工具软件研发。传统的变化检测手段主要依靠人工目视解译,工作量大并且效率低下。因此在(1)和(2)的基础上,以国产二次开发组件集PIE-SDK为基础,结合Visual Studio2017开发平台进行城市新增建设用地变化检测工具软件的研发。实现了栅格和矢量数据的加载、矢量约束分割、边界映射、特征提取和向量相似度计算等功能。
(4)工具软件试验和分析。文章以重庆市部分区域为例,利用研发的城市新增建设用地变化检测工具软件进行变化检测试验,通过多次试验选取合适的影像分割参数和变化阈值范围,试验结果可以达到10%以内的漏检率,正确率高达90%。试验结果表明本文方法具有一定的有效性,该工具软件具有一定的实际价值。
综上所述,文章在获取前后期相同分割图斑的基础上,利用向量相似度法进行城市新增建设用地变化检测,并对变化检测的结果进行伪变化去除,能够有效降低虚检率;城市新增建设用地变化检测工具软件的研发能够减少人工提取变化区域的工作量,提高变化检测的效率和自动化程度。