应用遥感影像更新地理信息探讨

李宗鑫

李宗鑫

哈尔滨航天恒星数据系统科技有限公司黑龙江省哈尔滨市150026

摘要：尽管高空间分辨率卫星遥感影像为地理信息自动更新提供了有力支持，但在相关理论、方法与软件实现等方面仍需要开展深入研究，以适应地理信息系统发展和应用的需求，特别是应综合应用多学科多技术手段的交叉和集成。本文面向应用高空间分辨率卫星遥感影像更新地理信息的需求，对遥感信息融合、变化检测、遥感数据挖掘、基于内容的遥感影像检索等的研究现状、方法与应用进行了探讨，并初步提出了一个更新系统的功能和处理流程，今后应继续在系统的具体实现、算法、应用等方面进行深入研究，实现基于遥感影像的地理信息更新，达到地理信息的实时性、可靠性和自动更新，为时空动态分析等提供有效的支持，同时也促进遥感与地理信息系统集成的深层次发展。

关键词：应用遥感；影像更新；地理信息

1概述

时态性是地理空间信息重要的特性之一。由于地理空间的频繁变化，使得地理信息系统中的信息随之发生动态变化，为了保持地理信息的现势性，实时、可靠、快速的地理信息更新就成为非常重要的个环节。地理信息更新可以采用不同的方法，如实地测绘调查、航空遥感、近景摄影测量等，但这些方法往往适合于定期更新，而且成本高，组织难度大，自动化程度低。随着卫星遥感影像空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率的提高，特别是1米和优于1米空间分辨率卫星遥感影像如QuickBird、IKoNos等的商业化应用，应用高空间分辨率卫星遥感影像更新地理信息在技术上已完全可行，具有明显的优越性。但如何提高其自动化程度、特别是实现自动地理信息更新仍是一个需要解决的难题。为了实现自动信息更新，必须综合应用遥感科学、人工智能、地理科学、数据挖掘等多学科理论交叉和多技术手段集成，特别是要解决变化检测、信息融合、数据挖掘、智能推理、自动数据更新等问题，本文将面向应用高空间分辨率遥感影像更新地理信息的需求，对其中若干问题进行分析探讨。

2应用遥感影像更新地理信息的软件系统设计

城市或区域地理信息既包括矢量格式的地图数据，也包括栅格格式的影像数据，应用高空问分辨率的遥感影像更新地理信息时，必然要涉及到同时对栅格影像数据和矢量地图数据的操作处理，需要进行诸如矢栅转换、比例尺变换、信息综合等处理。尽管现有的遥感图象处理系统和地理信息系统软件都具有较强的功能，但遥感图象处理系统主要是进行分类、制图等操作，在面向地理信息更新需求的分析处理方面还存在一些不足。另一方面，要实现地理信息更新，必须将人工智能和知识工程引入地理信息更新以提高自动化程度，因此有必要设计一个面向地理信息更新的软件系统。不同于传统的遥感图象处理系统，本系统的主要目标在于针对应用高分辨率遥感影像更新地理信息的需求，其中常规图象处理功能不一定要面面俱到，可以采用遥感图象处理软件处理过的图象作为输入进行处理，而将重点放在变化检测、图象分析、信息更新等方面。该系统应在遥感和GIS集成理论的支持下，具有良好的遥感、GIS接口和信息处理功能。系统的主要功能包括遥感影像数据导入、遥感影像预处理、GIS数据接口、历史信息提取、变化检测知识库建立与维护、自动变化检测、模糊推理、开窗处理、信息融合、遥感影像处理、自动更新等，其核心任务则在于建立一个集成遥感和GIS的中间件。系统的基本工作流程是：根据导入的遥感影像，从历史影像库中检索同地区前一时相的遥感影像，在影像预处理的基础上，应用多时相遥感信息融合与变化检测算法提取变化区域，然后在相关知识和规则的导引下，通过推理分析确定可信的变化区域，对变化区域遥感影像进行开窗处理，通过合理组织分类流程，获取该区域相关栅格与矢量信息后，打开对应地区的数据库记录，通过开窗处理、图幅处理、多边形自动生成与拓扑重建等操作完成数据更新，并按照GIS数据的要求，自动更新元数据和相应的时态记录。综合以上对该系统的分析，其中涉及到遥感图象融合、变化检测、知识发现、影像检索等操作，而这些都是目前遥感图象处理系统中并未很好解决的问题，需要进行深入探讨。

3地理信息变化监测

3.1遥感影像变化监测方法

遥感影像可以综合分析多时相的地理图像信息，然后提取出动态的地理信息，实现地理遥感的变化监测。目前主要的地理信息变化监测方法主要有比较分类结果法、光谱变异法、分析主成分法、提取动态信息法、分析矢量变化法、植被指数互减法、图像数据运算法等，可以将这些遥感地理信息变化监测方法总结成基于分析空间模型方法、基于结果比较的分类方法、基于变换空间信息方法、和基于运算图像信息数据方法。

3.2遥感影像变化图像信息方法

遥感影像利用不同时相的地理图像变化信息，将多种图像变化信息变换之后进行动态检测和变化监测，主要方法有变换对应成分法、分析频率域法、变换典型成分法、变换KT法、变换主成分法等。以变换主成分法为例，其方法主要是变换不同时相的地理图像变化信息数据的主成分，突出变化信息数据的主要成分。变换主成分法又可以分为:变换多时相主成分法、变换动态主成分法、主成分差值法。

3.3遥感数据挖掘技术的应用

与传统的图像数据分析相比，遥感数据挖掘技术对于地理图像信息数据的处理是一种模型识别化的图像数据处理过程，主要的研究方向在于具体图像信息的特征和模式，主要强调经过数据对比、分析和处理，从大量的地理图像信息数据中，发现整合出这些地理图形信息数据中有意义的数据，总结出这些信息数据的知识和规律，找过他们之间的特征和共性，实现相互促进、相互协作。

遥感数据挖掘技术在更新地理信息中的应用，可以对基本的地理图像信息进行特征计算和有效分割，为遥感影像提供地理信息规则和知识。

4应用遥感影像更新地理信息的若干问题

4.1构建框架体系

应用遥感影像更新地理信息首先要构建科学合理的框架体系，目前关于遥感影像的框架体系已经基本建立，但是关于地理信息变化的数据库还不完善，在一些具体领域发挥的作用有限。目前，我国的空间信息数据库主要构建GIS数据库，忽视了遥感影像的重要优势，遥感影像地理信息数据库的构建不完善，和GIS数据库相比，遥感影像地理信息数据库在信息特点、组织体系、数据模型等多个方面都有很大的不同。因此，要针对遥感影像地理信息数据库自身的特点，构建相关知识发现和数据挖掘的数据库框架体系，有效解决遥感影像地理信息数据库的基本问题，充分发挥遥感影像的重要优势。

4.2遥感影像预处理

图像信息数据预处理是遥感影像技术的重要技术内容，对于遥感数据挖掘有着重要作用。在遥感影响图像信息数据挖掘中，图像信息数据预处理主要包括两个部分:传统遥感图像信息数据的预处理，例如配准、几何校正等和针对图像信息数据挖掘做出的预处理，如数据提取、数据转换、数据清理等。图像信息数据预处理主要的任务包括:对影像信息数据的边缘处理和分割，完成必要的数据预处理;结合相关的图像信息数据处理模型进行有效的组织整合，为数据挖掘提供数据处理算法;参与检索影像数据，并且提取相关的影像信息。

5结论

本文首先,针对高空问分辨率卫星遥感影像用于地理信息更新的特点,对信息融合、变化检测、数据挖掘、影像检索等问题进行了研究.遥感影像用于地理信息更新时,一方面应对多源遥感信息进行融合,特别是发展决策层融合算法,另一方面应进行多时相遥感信息融合和变化检测.其次,针对多时相遥感信息融合,提出了一种新的多时相融合处理方法体系,并针对自动信息更新的要求,探讨了遥感数据挖掘应重点解决的问题及其在地理信息自动更新中的应用.最后,面向快速影像提取和检索的需求,研究了基于内容的遥感影像检索技术,并重点分析了检索中能够应用的影像特征.

参考文献：

[1]王琳.应用遥感影像更新地理信息探究[J].中国科技投资,2016(2).

[2]何鹏.遥感影像融合技术在土地调查中的应用研究[J].测绘与空间地理信息,2010,33(1):110-115.