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基础地理信息数据的更新是当前测绘部门重要的工作,数据更新的关键技术问题包括快速有效地发现变化区域、提取变化要素、量化变化程度和更新操作等。居民地要素是基础地理信息数据中主要的框架要素,也是变化频率较高的要素,在城市尤其如此。生产单位目前采用的方法主要是以两期或多期影像数据为底图,结合内外业对比发现变化要素,效率较低。因此,针对居民地要素,结合资源三号卫星影像数据,研究快速有效的变化检测方法对于基础地理信息更新和测绘地理信息服务具有重要的意义和作用。 论文分析和归纳了利用遥感影像进行变化检测的国内外研究现状,利用图像代数的变化检测方法具有简单直接、快速高效的特点。对变化检测涉及到的有关理论与方法进行了较为详细的论述,着重从变化检测数据源的选择、图像预处理的基本内容和要求、常用变化信息提取方法优劣的对比分析这三个方面分析了影响变化检测结果的主要因素,为基于图像代数的变化检测方法奠定理论基础。 采用RPC模型+控制点+DEM的方法对两期遥感影像进行高精度配准,对ZY-3卫星整景影像中裁剪的局部区域影像RPC模型的平移和尺度系数进行修正,并对区域影像进行快速正射纠正,为变化检测提供了影像数据基础。 针对如何快速高效地发现居民地要素变化信息的问题,研究应用图像代数的目标特征图像变化检测方法,通过对波长-灰度值曲线的回归分析建立图像代数模型计算生成居民地特征图像,使居民地能在图像上得到一定的增强和突出。 通过分析选取了8种典型的地物类别对资源三号卫星多光谱影像进行样本采集,以样本的平均灰度值为纵坐标,各波段中心波长为横坐标建立了典型地物波长-灰度值曲线图,曲线的位置反映不同地物在实际影像上亮度的高低,而居民地要素在曲线图中处于相对较高的位置。以波长为自变量,以灰度值为因变量建立一元二次多项式回归方程,解方程并拟合得到二次回归曲线图,通过多次试验确定取值0.60μm能够较好地突出居民地要素信息,将值带入回归方程得到居民地要素特征图像的计算模型。 对两期居民地要素特征图像直接进行差分或比值运算,采用自动阈值法对居民地要素进行变化检测快速获取变化区域,对变化检测的结果进行量化统计,通过建立误差矩阵进行了有效性评估,结果表明该方法有效。 在MATLAB环境中初步设计了变化检测试验软件,该软件界面友好,操作简便,检测效果较理想,初步实现了论文的部分研究内容。