高空間分辨率衛(wèi)星遙感技術在交通調(diào)查中的應用研究.pdf

1、高空間分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)通常是指像素的空間分辨率在5m以內(nèi)的全色或多光譜衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，影像上地物的幾何結(jié)構和紋理信息更加明顯，信息量更大。高分辨率數(shù)據(jù)的出現(xiàn)使得利用光譜空間特征來區(qū)分和判定地物類別的精度提高、數(shù)據(jù)更新的速度很快，數(shù)據(jù)處理的周期大大縮短，時效性更高；使得數(shù)據(jù)應用從宏觀到微觀、從定性到定量。交通調(diào)查與分析是為交通需求預測提供基礎信息的重要環(huán)節(jié)，實時、快捷地獲取交通現(xiàn)狀是交通調(diào)查的根本任務。土地利用形態(tài)、道路基礎設施以及交通小區(qū)人

2、口等信息與空間地理位置密切相關，而高空間分辨率衛(wèi)星遙感技術的上述特點，使其在獲取空間地理信息方面有突出優(yōu)勢，因此將遙感新技術引用到交通領域來輔助交通調(diào)查，可以提高調(diào)查的效率和數(shù)據(jù)的時效性。本文以國家973計劃項目“大城市交通擁堵瓶頸的基礎科學問題研究”子課題之一《城市交通需求生成機理與瓶頸識別》為依托，研究了高空間分辨率衛(wèi)星遙感技術在交通調(diào)查中應用的若干關鍵技術。論文研究的核心是利用高分辨率衛(wèi)星遙感技術獲取土地利用形態(tài)指標。
　　

3、 全文主要內(nèi)容可分為五個部分：高空間分辨率遙感影像處理、高空間分辨率遙感影像土地利用分類、建筑物高度的提取方法、交通小區(qū)人口遙感估算、基于偏最小二乘原理的土地利用形態(tài)與交通發(fā)生量關系模型建立。第一部分是研究的基礎與前期工作，是整個研究的準備階段；第二、三部分是研究的核心，重點研究三維信息的提取技術與方法；第四、五部分是具體應用，應用所提取的三維信息推算交通規(guī)劃所需基礎數(shù)據(jù)。
　　 第一部分首先對滿足交通調(diào)查需求的影像預處理方法

4、進行分析研究。本文針對高分辨率衛(wèi)星影像的特點，研究了高分辨率影像的自身融合，在實驗的基礎上指出了各方法操作過程中的注意事項，以便提高融合質(zhì)量，在對融合效果綜合評價的基礎上，確定了能滿足研究要求的影像融合方法；接著闡明了影像幾何精糾正的理論基礎和GPS精密單點定位的技術原理與數(shù)學模型，通過實驗分析了GPS精密單點定位技術的精度，證明了GPS精密單點定位技術完全可以滿足高分辨率遙感影像幾何精糾正的要求；最后提出了一種基于閾值的分區(qū)陰影檢測方

5、法，可以有效減少陰影誤檢率，提高陰影檢測精度，并通過實驗詳細分析了陰影去除的方法與過程。
　　 第二部分是本研究的核心之一。目前面向常規(guī)多光譜遙感影像，較為成熟的土地利用分類技術是以單個像元為基本操作單元，利用地物的光譜特征，依據(jù)一定的判別函數(shù)逐像元進行判別。顯然，這些分類技術不能真正發(fā)揮高分辨率遙感圖像的優(yōu)勢，因此，針對高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)特點的面向?qū)ο蠓诸惣夹g應運而生。文中詳細分析了面向?qū)ο蠓诸惣夹g中影像分割與對象生成、特征

6、集構建以及模糊分類等關鍵技術，進行了面向交通規(guī)劃的土地利用分類實驗，對實驗精度作了評估。結(jié)果表明：分類的總體分類精度為95.4％，Kappa系數(shù)可達0.9282，說明分類結(jié)果的內(nèi)部一致性很高，將分類結(jié)果與實測結(jié)果對比，分類準確率在85％以上，大部分地物的分類準確率能達到90％。
　　 第三部分系統(tǒng)研究了利用高分辨率衛(wèi)星影像獲取建筑物高度的方法，也是本研究的核心之一。首先，研究了利用陰影信息獲取建筑物高度的方法，雖然高分辨率影像上

7、的陰影十分明顯，但陰影有各種形態(tài)，如面狀、條狀、完整的、不完整的、落在地面上的和落在其它建筑上的等等，針對陰影的不同形態(tài)，研究提出了不同的利用陰影獲取建筑物高度的方法；其次，研究了用來替代衛(wèi)星遙感影像嚴格成像模型的RPC(RationalPolynomial Coefficients)模型，揭示出RPC模型除了能建立點位的影像坐標與地理坐標的對應關系外，也能反映出某兩點在影像上的坐標差與該兩點高差間的對應關系，由此提出了利用建筑物的屋頂

8、點與墻腳點的影像坐標差來獲取建筑物高度的方法；最后，研究了用非量測數(shù)碼相機獲取建筑物近景照片確定控制點像空間坐標，根據(jù)建筑物固有的直角關系確定控制點物方坐標，建立共線方程并運用角錐體原理解算建筑物高度的方法。
　　 第四、五部分是在第二、三部分研究基礎上的應用研究，研究了交通小區(qū)人口遙感估算的理論與方法；闡明了利用高分辨率衛(wèi)星影像獲取土地使用類型與面積、各類用地上的建筑面積、建筑總面積、建筑密度、建筑容積率等土地利用指標的方法與