本文对基于语义的中分辨率卫星遥感影像道路信息提取进行了研究。 文章首先对遥感影像道路提取国内外研究现状进行了总结分析，阐述了本文的研究目的和意义。继而从模仿人脑认知的角度初步构建了遥感影像认知框架。分析遥感影像道路提取涉及的各层次语义信息，建立了面向中分辨率卫星遥感影像的道路语义模型并详细阐述了语义模型的实现过程。利用与影像相关的GIS数据及其空间分析功能、道路提取先验知识和人机交互方式辅助获取影像道路各层次的语义信息。通过对新疆阿图什市Spot5多光谱影像的道路信息提取试验，验证了语义模型的有效合理性，并提出了基于该语义模型的中分辨率卫星遥感影像道路提取方法。然后详细介绍了该方法的具体操作步骤并针对部分算法的不足，提出了改进措施。将本文建立的语义模型和道路提取方法涉及的算法通过VC++编程实现，开发了具有自主知识产权的遥感影像道路信息提取系统，现已应用于新疆交通厅公路普查工作。论文最后针对影像道路提取结果，在定性评价的基础上，提出了多级缓冲区法对各个语义区域和整体进行定量评价，以对比说明不同区域不同缓冲区宽度的道路提取情况，给出合理的评价结果。本文的主要研究成果有： (1)针对遥感信息提取初步构建了遥感影像认知框架。从人脑认知的角度出发，分析了人脑的工作原理、认知过程及其认知模型。阐述了遥感影像的认知过程并针对遥感信息提取初步构建了遥感影像认知框架，将对象、特征、关系组合形成对影像地物的语义解释，作为影像道路提取的理论指导。 (2)建立了中分辨率卫星遥感影像道路语义模型。分析不同分辨率影像道路的表现形式，阐明了采用中分辨率影像进行道路提取的原因，详细阐述了道路在中分辨率影像上不同区域(城区、郊区和山区)的表现特征。根据认知框架分析了影像道路提取涉及的语义层次及各层次的语义信息，建立了适合于中分辨率卫星遥感影像的道路语义模型。 (3)论述了道路语义模型的实现过程。从计算机实现的角度出发，提出了语义模型的实现框架，并对该框架涉及的各层次语义信息分别阐述了各自的数学逻辑表示形式及其相应的实现方法。为此，建立的道路语义模型具备理论基础和程序实现的可行性。 (4)提出了基于语义模型的中分辨率卫星遥感影像道路提取方法。通过对新疆阿图什市Spot5多光谱影像道路信息提取试验，验证了语义模型的有效合理性，同时提出了基于语义模型的中分辨率卫星遥感影像道路提取方法。该方法首先利用GIS数据辅助进行了全局上下文语义区域分割，然后提取各个区域的道路特征语义信息。继而获取道路段对象及其空间关系语义信息，形成特定条件下的局部上下文语义信息，以进行道路段对象的编组连接及在此基础上的全局道路重组，从而形成道路线，并提取交叉点，生成初始道路网。在此基础上，针对自动提取效果不好或有错的复杂场景地区，采用人机交互方式得到最终道路网。本文提出的道路提取方法是利用GIS、道路提取先验知识及人机交互方式辅助获取道路语义信息，某种程度上弥补了传统方法语义信息的不足，提高了道路提取的效率、准确性和完整性。 (5)改进了道路提取涉及的部分算法。详细描述了遥感影像道路提取各个步骤涉及的算法，并针对部分算法的不足，提出了改进措施。改进的具体算法有：①在提取郊区候选道路区域时，利用植被、水体、道路灰度区间和道路形状特征信息有效去除了大量的非道路区域，提取效果明显有所提高。②根据影像道路的表现特点，引进象素的灰度区间和连接性作为附加判断条件，对Canny边缘检测算法进行了改进，实验效果比传统方法要好。③考虑双边缘道路的边缘平行及其路面高程、坡度变化较小的特征、双边缘道路与单边缘道路的网络连接特征，提出了先追踪双边缘道路，再利用连接特征追踪单边缘道路的道路追踪算法，追踪效果有所提高。④根据道路段对象的空间关系及其属性相似性描述，进行了相似道路段编组连接及在此基础上的全局道路重组，明显提高了道路的连接性，编组连接效果较好。 (6)开发了遥感影像道路信息提取系统。将本文建立的道路语义模型和基于该模型的道路提取方法各个步骤涉及的算法通过VC++编程实现，从底层开发了具有自主知识产权的遥感影像道路信息提取系统，现已应用于新疆交通厅公路普查工作，反馈效果良好。 (7)采用了多级缓冲区法对道路提取结果进行定量评价。分析了定性和定量评价方法的优缺点，针对试验影像的道路提取结果，在定性评价的基础上，提出了多级缓冲区定量评价方法，采用准确性、完整性及综合质量三个独立参数对各个语义区域及整体提取结果进行了定量评价。这种方法的好处在于可以避免笼统的说明提取方法的好坏，而是给出一个动态评价结果，以根据用户对数据质量的要求，选用不同的缓冲区宽度，从而给出合理的评价结果。