城市高分辨率遥感影像房屋提取与变化监测 - 图文

本科毕业设计(论文)材料

GRADUATION DESIGN(THESIS) MATERIAL

题 目 城市高分辨率遥感影像 房屋提取与变化监测 学生姓名 王 兴 平 指导教师 陶 超 学 院 地球科学与信息物理学院 专业班级 测 绘 1103 班

2015年6月

城市高分辨率遥感影像房屋提取与变化监测

城市高分辨率遥感影像房屋提取

与变化监测

摘要

当今，高分辨率遥感卫星已经从上世纪90年代的主要为军事服务，逐渐向产品商业化的趋势发展，许多基于高分辨率遥感影像的应用问题亟待研究。本文根据房屋的亮度、面积、形状以及各向同性的光谱特征与几何特征，运用顶帽变化和差分等数学形态学运算，对对多组不同时相的高分辨率遥感影像进行房屋提取，运用图像差分法与连通域重合度变化监测，并对发生变化的部分，提出了形态学边缘提取法与连通域角点法进行标记的方法。本文通过大量实验证明了形态学房屋指数（MBI,Morphological Building Index）法在高分辨遥感影像的房屋自动提取的可行性与精度，并且对比了多种变化监测标记方法各自的优缺点。高分辨率遥感影像信息自动提取的研究与应用，发展前景广泛。

关键词：高分辨率遥感影像 形态学房屋指数 房屋提取 变化监测

城市高分辨率遥感影像房屋提取与变化监测

Building Extraction and Change Detection

From High-Resolution Imagery Over Urban Areas

Abstract

Nowadays,the high-resolution satellite’s product has changed its main service field from the military to the commercial field since 1990s. Many applied issues based on high-resolution imagery need to be solved urgently. By considering the spectral feature and geometric feature, E.G. brightness, area and isotropic, this paper use the mathematical morphology algorithm such as top-hat transform and differential morphological profiles to extract buildings from a set of multi time high-resolution imageries, and detect the changes between these two different moments’ imageries of a same place by using the image differential method and the connecting the corners of a connected region method. This paper proposed an approach on marking the change areas on current high-resolution imagery. Based on large amount of experiment,it sated that it’s possible to use the MBI Algorithm to extract buildings, and promised a some accuracy, we contrast two different methods’ advantages and disadvantages. Research on getting information automatically from high-resolution imagery has deep developments.

Key Words: High-resolution Remote Sensing, Morphological Building Index, Building Extraction,

Change

Detection.

城市高分辨率遥感影像房屋提取与变化监测

目 录

第1章 绪论 .............................................................. 1

1.1 课题研究的背景和意义 .............................................. 1 1.2 遥感技术的特点 .................................................... 2 1.3 基于数学形态学的遥感数字图像处理技术研究进展 ...................... 3 第2章 遥感影像数据预处理 ................................................ 5

2.1 实验数据 .......................................................... 5 2.2 几何纠正 .......................................................... 6 2.3 影像配准 .......................................................... 7 2.3 灰度拉伸与亮度重建 ................................................ 8 第3章 遥感图像的形态学处理 ............................................. 10

3.1 形态学基本运算及其作用 ........................................... 10 3.2 形态学图像处理 ................................................... 12 3.3 精度评定 ......................................................... 16 3.4 变化监测 ......................................................... 23 第4章 结论与展望 ....................................................... 29

4.1 结论 ............................................................. 29 4.2 展望 ............................................................. 29 致谢 .................................................................... 31 参考文献 ................................................................ 32

城市高分辨率遥感影像房屋提取与变化监测

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

土地在人类的生产生活中扮演着极其重要的角色，是一种不可再生的资源。 当前，我们赖以生存的家园——地球，已经变得越来越狭窄，人口环境容量受到了土地面积因素的限制，人类生产发展也深受影响。全球性的地价上涨便反映了这一个事实。但是地球的总土地面积是有限的，并且还有很大一部分的土地不适宜作为耕作或栖息场所。海平面以上的土地，约有20%的地区温度太低，20%的地区降水量不足，20%的地区坡度太高，10%的地区没有土壤，总共有70%的地区属于恶劣环境，为无人区或人烟稀少，人类很难在这些地区长期居住[1]。其余地区，尤其是海拔低、地势平缓，温带或亚热带气候、自然条件适宜这四方面条件具备的地区，是人类的主要栖息地。世界上超过一半的人口集中在5%的土地上，这些地区主要包括河流冲积平原和沿海平原。在人类发展的史上，自然生态系统和生物栖息地的面积在不断地缩小，农、林、牧业的土地占用面积也在逐渐减少，伴随着发生的，是城市交通网占地和工业占地的日益扩大。但是，为了维持全球生态平衡稳定，人类必须保留一定的自然生态系统用地。这就使得土地资源越来越紧张。

我国的人口总数约为世界总人口的22%，而耕地面积仅占世界的7%，虽然耕地总面积排在世界第三位，仅次于印度和美国，但是我国的人均耕地面积约0.1hm2，仅占世界人均耕地面积的1/3，排在世界126名以后[2]。据国家统计局统计数据显示，截至2013年底，我国的城镇化率已经越过50%大关，达到了53.73%[3]。在城市化的进程中，很多地方将城市化理解得单纯片面化，认为城市化就是城市在地域在面积上的扩张和建筑物在空间上的膨胀，从而盲目地扩大城市规模，对城市土地利用类型不加以规划，出现大量土地被盲目地占用等问题[4]。在城区向外围一圈圈扩大的同时，旧城区的建筑在覆盖率、容积率、土地利用率、基础设施水平等方面都不高，提高城市土地利用率成了当务之急。

所以，保护土地资源，规范土地利用审批程序，使土地利用率提高，遏制土地非法、盲目利用成了迫在眉睫的问题。

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