遥感图像与gis数据变化检测的分析

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1、哈尔演理T人学T学倾Ij学位论文第1章绪论1．1课题背景和研究意义随着社会、经济和科学技术的快速发展，人类对地表景观的开发、利用以及引起的土地覆盖变化已经成为全球环境变化中的重要组成部分和主要原因。因此，快速而有效地监测这些变化信息，分析变化的特点和原因及其影响结果，对于实现我国的町持续发展具有十分重要的意义。近几十年来，随着航天技术、传感器技术、计算机技术及其相关科学的迅猛发展，现代卫星遥感技术已经能够获取多分辨率(几何分辨率、光谱分辨率、时问分辨率、辐射分辨率)、多角度、多传感器图像⋯。图像几何分辨率从几公晕到几十厘米，光潜分辨率从几百纳米到十几

2、纳米，重访周期从几一卜天一次到一天多次，这些遥感数据从粗到细满足了不I川层次的需要，大大扩展了遥感应辟j的范围旧I。遥感技术作为目前为止能够提供大l缸积范围的动态观测数据的唯一手段，具有空问上的连续性和时间上的序列性，可以提供进行地物感知和监测的多时相图像数据。随着实时、全天候、大面积地球表面信息的高精度、高分辨率、多时4啾多光潜的数字图像的获得，如何利用这p电信息检测全球变化逐渐成为许多国家关注的焦点问题之一I：”。虽然遥感图像的变化检测研究已经得到了很大的发展，但目前仍然处于探索阶段，自动化水平不高，常常需要通过人工干预的方式来实现。而随着遥感信

3、息获取技术在时间、空间和光谱分辨率上的提高，遥感图像数据量有了巨大的增加，过多地采用人工的手段米处理这些海量数据将是一项非常繁琐的任务，甚至有时难以实现⋯。因此，迫切需要一些自动变化检测技术，使之可以通过计算机对同一地域不同时相的遥感图像进行分析和比较，得到地物变化的信息。本文针对所涉及的变化检测理论进行研究，期望获得有效的思想和方法来解决实际问题。1．2国内外研究现状及发展趋势随着现代社会同益增长的需求和技术的进步，关于变化检测理论和方法的研究j下在蓬勃发展，多样的空间数据产品极大的丰富了变化检测理论和方法的哈尔滨理T人学T学顺Ij学位论文研究内容

4、。针对不同的应用数据，众多学者对变化检测理论和方法进行了广泛的研究，从不同的角度对变化检测的概念进行了阐述和定义。经过多年的发展，在变化检测理论和关键技术研究方面，已经取得了可喜的成果并被广泛应用于诸多领域，这些领域包括检测属于地形及地物的变化，如城市扩张、植被、土壤、湿地、海岸沙丘、建筑物、道路等变化，也包括属于环境监测方面的变化，如各种自然灾害的变化、土地可利用性和可持续性的发展、海平面的变化、大气污染的变化以及农业领域中的变化等等，同时也包括其它方面的应用如辅助图像分类、数据压缩、自适应控制、三维形状的变化，军事目标的打击效果评估等n_⋯。Si

5、ngh对不同时相的MSS图像，分别采用图像差分、图像比值、图像回归、主成分分析、分类后比较和光谱／时相直接分类等方法末检测热带雨林植被变化，并埘比了不同方法的结果，认为图像叫归方法最优。Ridd利用不同时相的TM数据，分别应用图像差分、图像哑l归、KT(穗帽)变换方法对美国盐湖城地区的土地进行了变化检测，并对不同方法的结果进行精度评估，认为没有一种方法占有绝对的优势。MichalekJ．L．等利用不同时相的NOAA／AVHRR数据，应用变化向量分析方法(ChangeVectorAnalysisCVA)对西非地区士地覆盖变化进行了龄测，并得出了变化类型

6、信息。Bemd．M．Straub提出了一种面向GIS数据更新的遥感图像解译方法。黄华文提出一种利用现势航空图像自动枪测GIS数据中居民地变化的方法。YoucefChibani提出了一种基于卡尔曼滤波的变化检测方法，通过对SPOT多光滑图像的实验，表明其优于BP神经元网络方法。HungL．Q．集成应用ETM数据和GIS数据对越南喀斯特地区的线状地物变化进行检测，从而分析该地区的地质变化。LyonJ．G用基于知识的计算机视觉系统来进行城市变化的检测。Rogan采用穗帽变化、最大似然分类和决策树分类等方法分别对不同时相的TM图像进行植被覆盖的变化监测，并做

7、了定量的精度评价。HouhoulisP．E在对珠江三角洲城市扩张的研究中主张采用主成分分析方法来改善土地利用变化检测的精度。F．DelFrate用神经元网络的方法先对Quickbird图像进行分类，再对分类结果进行分析来检测城市变化。HeeYoungRyu等提出了一种先应用同态滤波和形态操作提取目标特征，再进行变化检测的方法"删。以上列举的是一些有代表性的方法，由于变化检测方法与实际应用紧密相关，在很多情况下需要进行不同程度的修改，从而形成了许多改进型方法。因此众多研究者从不同的角度对这些方法进行了分类、分析，国内学者李德仁根据检测的数据类型把变化检

8、测方法分为5类：1．基于不同时相的新旧图像变化检测方法；2．基于新图像和旧数字线划图的变化检测方法；3．基于