[发明专利]一种基于遥感影像的地理空间数据动态更新的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及地理信息技术领域，具体涉及一种基于遥感影像的地理空间数 据动态更新的方法及系统。

背景技术

随着城市化进程的快速推进，城市地表形态的变化速度越来越快，地表景 观的开发、利用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。地表的变化情况与城市的发展息息相关，需要及时将变化信息应用于部门 决策中。为满足相关部门对数据的要求，必须对空间数据进行及时动态更新， 保证数据的现势性、准确性和适用性。而空间数据更新是维护空间数据库现势 性的主要手段，因此进行空间数据更新具有极其重大的意义。“更新数据”的 来源多种多样，主要有地形图修补测量、竣工测量或市政测量产生的矢量空间 数据以及遥感影像数据等，其中遥感影像使用频率更高。遥感图像成像周期越 来越短，图像质量越来越高，大大扩展了遥感的应用范围。遥感技术作为目前 为止能够提供大面积范围动态观测的唯一手段，具有空间上的连续性和时间上 的序列性，可以提供地物的多时相数据。利用遥感数据的优点进行数据更新可 以节约成本，节省人力，使数据更新更加便捷、快速。进行数据更新的前提是 寻找变化信息，即进行变化检测。

目前的变化检测方法有多种类型多种检测方式，在一定程度上取得了极大 的发展，但仍然存在许多难点，例如数据处理不能满足实际应用标准、算法的 检测能力受空间、光谱、时域和专业内容限制而影响到检测精度。尽管如此， 目前在变化检测的所有方法中，图像差值和线性变换一般比其他检测方法更为 准确。现有技术中提出图像差值法进行变化检测，其基本思想是将两时相的遥 感影像各个波段上的像元进行差值运算，从而生成一幅新的差值图像，这一差 值图像代表了两时相间像元的光谱变化情况。以及现有的光谱变化向量分析的 方法，其原理是基于不同时相影像间的辐射变化，着重分析各个波段间的差异， 从而确定变化强度和方向特征。对于不同时期的遥感影像，进行图像的光谱测 量，每个像元可以生成一个具有变化方向和变化强度两个特征的变化向量，变 化强度通过两个数据点之间的欧氏距离求得。该方法在提取变化像元时通过设 定阈值来进行，可以充分利用影像的波段信息，虽然可以利用大部分乃至全部 的光谱信息，在一定程度上提高了检测精度，但用于判断像元是否变化所需的 阈值难以确定。

在数据更新上，基于事件的时空数据库增量更新方法假设地理时间信息能 与变化信息同时被收集，通过地理空间变化事件来确定单一实体变化类型，进 而通过单一实体变化类型与动态操作算子之间的关系来确定更新操作以实现 时空数据库更新的自动化(或半自动化)。这一方法虽然将自动化的思想引入数 据更新，但在实际操作中，由于地理空间变化时间极其复杂，存在许多复合地 理事件，因此难以确定复合事件涉及对象的变化类型。基于时空变化类型和数 据差的数据库的增量信息表达与建模方法，从理论上阐述了增量信息模型，但 该概念模型主要针对地形数据库，其推广后的适用性较差。此外，基于 CHT-EUR模型的数据更新方法致力于如何实现多比例尺空间数据的更新，在 一定程度上实现了多比例尺数据的联动更新，但这一方法在进行联动更新时未 能自动更新小比例尺数据，存在空间叠加分析速度变慢、未考虑要素间的拓扑 关系等问题。

发明内容

本发明针对现有变化检测方法不能快速而简单，提供了一种基于遥感影像 的地理空间数据动态更新的方法及系统，基于多种方法综合起来使用以提高变 化检测的精度，提出将影像代数法与变化矢量分析法相结合的思想，综合了影 像代数法和变化矢量分析法的优点，得到一种简单、快速而准确的变化检测方 法。

本发明提供了一种基于遥感影像的地理空间数据动态更新的方法，包括如 下步骤：

对即将更新入库的遥感影像数据进行影像预处理；

采用影像代数法和变化矢量分析法相结合的方式识别出变化信息；

采用中值滤波的方法对识别出的变化信息进行滤波消除噪声；

根据滤波处理后的差值图像确定地物变化的分布区域，分别对变化区域的 历史影像和现势影像进行图像分类；

采用改进的测地线主动轮廓模IGAC模型对变化地物的边界进行提取；

采用面状栅格数据的矢量化方法对以IGAC模型提取处理的边界进行处 理，生成影像变化区域的矢量边界图；

对地物的边界进行规整，使近似弧状的多线段地物边界拟合成圆弧状；