QuickBird影像在城市中的应用研究

测绘与空间地理信息

GEOMATICS&SPATIALINFORMATIONTECHNOLOGY

Vol.31,No.2Apr.,2008

QuickBird影像在城市中的应用研究

高喜霞,柴红梅,陈庆华

(哈尔滨市勘察测绘研究院,黑龙江哈尔滨150010)

摘要:对0.61m地面分辨率QuickBird影像的几何精度进行初步评价,并对QuickBird影像在城市中的应用进行分析,针对其应用的内容、方案及效果进行了总结和探讨。分析表明,QuickBird影像能为城市规划管理以及土地利用管理等提供众多基础空间数据,具有广阔的应用前景。关键词:高分辨率遥感;QuickBird影像;精度分析;应用研究中图分类号:TP75　　　文献标识码:A　　　文章编号:1672-5867(2008)02-0065-02

StudyontheApplicationofQuickBirdImageinUrbanArea

GAOXi-xia,CHAIHong-mei,CHENQing-hua

(HarbinInstituteofGeotechnicalInvestigationandSurveying,Harbin150010,China)

Abstract:ThispaperevaluatesthegeometricprecisionofQuickBirdimagewith0.61mgroundresolution,andanalyzesitsapplicationsinurbanarea.Thenitdiscussesandsummarizesthecontentschemeandeffectofitsapplications.TheanalysisresultshowedthatQuickBirdimagecanprovidemuchfoundationspatialdataforcityplanningmanagementandlandusemanagement,andhasagoodprospectinapplication.

Keywords:highspatialresolutionremotesensing;QuickBirdimage;accuracyanalysis;applicationstudy

0　引　言

遥感是获取地面目标体几何与物理特征的重要信息源,在许多领域被广泛地应用。但由于卫星遥感空间分辨率的,其在城市中的应用受到极大制约。在城市和工程的许多应用场合,大比例尺航空遥感资料成为主要影像信息源。最近几年,遥感技术取得了前所未有的突破,高分辨率遥感便是其中最为杰出的代表,随着空间分辨率的提高,更多地表细节将清晰地展现出来,这就为使用高空间分辨率遥感影像监测地表环境变化和人类活动提供了基础,影像的空间分辨率决定了细节的程度,同时也决定了遥感制图与地物信息获取的精度与准确度。以美国数字地球公司(DigitalGlobe)QuickBird卫星、美国空间成像公司(SpaceImag-ing)IKONOS卫星为代表的新一代商业卫星遥感器的成功发射,为高分辨率卫星遥感影像在城市中的应用带来了生机,受到了广泛关注。本文对0.61m地面分辨率QuickBird影像的几何精度及影像质量进行初步评价,并对QuickBird影像在城市中的应用进行分析,针对其应用的内容、方案及效果进行了总

结和探讨。

1　QuickBird影像介绍

2001年10月18日,由DigitalGlobe所有的QuickBird

高分辨率遥感卫星在加利福尼亚范登堡空军基地发射升

空。卫星进入98°的太阳同步轨道,重访周期1～6天,它可提供0161m分辨率全色(PAN)影像和2144m分辨率多光谱(MSI)影像。

2　QuickBird影像的几何精度分析

采用经过融合处理的QuickBird影像数据作为几何

2

精度实验数据,面积为40km。由于实验区域地形较为平坦,采用二次多项式几何纠正模型进行影像几何纠正。遥感影像处理软件为目前广泛使用的商业遥感图像处理系统ERDAS8.7版。实验所用的地面控制点资料来自GPS测量结果,平面位置的测定精度约为0105m,分布较为均匀。共实测40个GPS点,其中30个作为控制点,其余10个点为检查点。纠正影像精度检查结果如下表所示。

收稿日期:2007-12-05

作者简介:高喜霞(19-),女,黑龙江哈尔滨人,学士,高级工程师,从事城市勘测技术成果管理工作。

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表1　纠正影像精度检查结果表

Tab.1　Theaccuracytestingresultofcorrectedimage

Num123456710

ΔX(m)

011371019629-112304-019694-011979-018884-017245-015551011860019740

ΔY(m)

010919-018355011937-114773-113873117786210959112400017349011660

误差(m)

011651112749112456117669114014119881212176113585017581019880

据和外业验证相结合的办法,在两个月就完成了解译和

外业调查工作。调查结果真实可靠,且具有统一的时相性,因而实用性很强。

313　城市规划管理

在城市规划管理中,除了要对城市中的各种要素进行现状分析外,还需要对城市进行变化监测。由于卫星遥感具有重复成像的特点,所以是变化监测的有效手段。遥感变化监测是通过不同时相遥感图像的组合、加工、处理获得地物动态变化信息的技术。城市的构成主体是人工建筑物,由于经常处于更新改建中,所以利用常规方法及时、精确地了解其动态变化存在很大困难。但由于不同的地物具有不同的物理特性和化学成分,其辐射或反射的电磁波的特性也不同。因此,这也就成为遥感判定分析、监测地物性质的主要依据。利用多时相的高光谱、高空间分辨率遥感影像数据的融合解译可较方便、清楚地显示、识别、规划和监测基础建设工程和各种建筑物,并提取其动态变化信息,以及进行城市建筑物类型与密度调查。对改建、新建的每一个人工建筑物,通过多景图像比较,可进行精确的标识或获得其拆迁信息,如拆迁的速度、范围、面积等到定量信息,从而更好地为城市规划管理工作服务。

X中误差:018013m、Y中误差:1107m、点位中误差:113326m

检查点的点位中误差达到±115m的精度,具有较高的可靠性,能满足城市应用的需求。

3　QuickBird影像在城市中的应用

311　地形图更新

在原有的数字化矢量图的基础上叠加QuickBird影像图,判读地理信息要素,仅需对变化的地物要素进行修改,大大减少了外业调绘的工作量,从而达到降低成本、

2

缩短工作周期的目的。以中等城市更新200km面积的地形图为例,利用QuickBird影像快速更新地形图的优越性见下表:

表2　优越性对比表

Tab.2　Thecomparisonofadvantages

常规作业

利用影像图更新外业调绘来完成地形图的更新工作除利用钢尺量测外,对大面积变化区域需要先进行平面控

工作内容

制测量,再用全站仪补测地物要素,最后对外业成果校核修改

工作周期成本

5年

1500000元人民币

1年150000元人民币

314　土地利用管理

土地利用状况深深影响区域发展规划和战略方针,

尤其是城市边缘区的土地利用状况影响着城市的进一步发展。由于城市土地利用时空特征表现出十分迅速和不稳定的动态特征,所以利用具有较高空间分辨率的多时遥感影像,采用直接或间接的判读标志及用多元回归分析、突变检测等方法建立地表反射指标方程来综合分析区域地貌格局、城镇结构、地表覆盖率及土地利用/覆盖变化等信息将更客观,更具有优势。利用高空间分辨率的遥感影像与突变检测相结合的方法能较精确地提取城市边缘区土地利用状况,为城市合理布局提供科学依据。

工作方法

先处理QuickBird影像图,利用影像图更新地形图,再外业调绘

完全依靠

4　结束语

QuickBird遥感影像为城市应用带来新的活力,具有

先更新影像图,只需利用钢尺量测调绘,最后对外业成果校核修改

312　城市绿地信息提取

通过QuickBird遥感数据解译,结合基础地理信息,

建立解译标志或模型。初步确定绿地类型,形成解译影像;再进行地面验证和调查,形成绿地调查基本图;进行面积求算、成果统计与图件编制。采用解译QuickBird数

广泛的应用价值。通过试验,在地形较为平坦地区采用

单片纠正的方法,至少可以达到1∶5000地形图的精度,而分辨细节则可以用于判别很多城市应用所感兴趣的目标体。这类影像还可以用来制作1∶5000比例尺专题地图、更新1∶5000比例尺的地形图、进行比较详细的城市土地利用现状和变化分析、获取城市建筑类型分布状况信息、进行城市交通研究、开展城市灾害和垃圾研究以及为城市GIS提供有关数据。另外,在一些面积较小的场合,航空摄影往往难以实施,而利用高分辨率卫星影像,可以为某些应用提供良好的信息源。目前一些商业卫星公司(包括DigitalGlobe)正在研制更高分辨率的卫星传感器,高分辨率卫星遥感影像在城市中的应用前景光明,潜力巨大。

(下转第70页)

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产地理信息数据库,达到图、证、档的结合,成为切合实际的工作方案。

房产GIS的空间数据是通过房产测绘采集的空间信息,按照规定的房产地理信息分类与编码、符号、线型等,以统一的专用软件完成数据编辑和转换,形成各类房产图形及共享数据;而MIS系统的属性数据是通过房产管理各项业务获取的各种房产属性信息,并按照不同的分类规则建立属性信息数据库。在多年的房产管理工作中,房产管理数据库已经建立,并在不断补充更新。将房产管理数据库的属性信息数据与房产测绘的空间信息数据关联起来,建立房产地理信息数据库,不但解决了房产测绘中房产属性信息采集的困难,避免房产调查中的重复工作,有效缩短测绘时间和降低工作强度,提高工作效率,加快房产地理信息数据库的建立,使城市数字房产测绘工作顺利开展,而且有利于将来房产图变更测量(项目测绘CAD、基础测绘CAD)与房产管理(MIS)相结合,达到空间数据与属性数据及时更新房产地理信息数据库,实现房产动态管理。

3.2　建立房产地理信息数据库的设计思路与方

地理信息编码。

2)确定房屋户(产权人)地理信息编码

充分利用原有房产管理数据库的属性信息,并按照地理信息数据库的分类要求,对房产管理数据库信息进行重新分类,形成以幢为基础的户的集合。分类的思路是将不同时期登记完成的房产管理数据库中分散的房产数据,先按产权人-房屋户-幢的顺序归类,即将按房屋幢坐落一致的户(产权人)按GIS图上统一编制的每幢房屋的幢地理信息编码进行归类,采用在楼内的户室号和2维楼盘表的建立规则,进行编号,为每一户(产权人)编写统一的户地理信息编码,也就保持了每一编码的唯一性,实现空间信息与房产属性信息一对一和一对多的关联。3)确立房屋地理信息编码成为链接的关键字

实现房产空间信息数据库与房产属性信息数据库的交叉访问,就要确立链接的关键字,由于房屋地理信息编码是从大(房产区、房产分区)到小(丘、幢)逐级编写,确保了每一幢房屋地理信息编码的唯一性,从而成为房产空间信息数据与属性信息数据的链接关键字,也是采用GIS与MIS关联的方法建立房产地理信息数据库的前提条件。

式3.2.1　建立房产空间信息数据库

当房产测绘完成后,通过统一数据标准的CAD制图软件,对测绘成果数据进行符合GIS要求的质量检查、数据编辑,然后将编辑完成的CAD格式文件,通过GIS平台提供的空间数据引擎功能转换存储到GIS数据库中,并确定GIS设置的精度值(Precision)、坐标平移值(X,Yshifts)以及空间网格索引(GridIndex)的大小,形成房产地理信息系统(GIS)的空间信息数据库。

4　结束语

有了科学统一的数据分类与编码标准、各类信息的链接方式和房产地理信息数据库,就能够开发出科学实用的房产地理信息系统,应用于房产管理中,必将产生现代化、程序化、规范化的效果,完成数字房产的建设。基于GIS的房产管理面向社会,能够提供广泛的信息服务,并为在城市建设中的宏观决策提供可靠的基础数据,同时为数字城市建设创造良好的基础。石家庄城市数字房产工程正是在探索和实践中,实现了基于GIS的房产管理。

3.2.2　建立每幢房屋和户(房屋产权人)的地理

编码

1)先确立房屋幢地理信息编码。房屋是面状地物

参考文献:

[1]　陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].北京:

采用地理格网类编码方式便于实现面状地物的地理信息编码。将城市区域按统一的规则与设计好的网格划分标准逐级划分,形成一个不规则的地理格网体系,整个地理格网体系的基本单元是网格,即丘。对每个网格按房产区、房产分区、丘逐级进行统一规则的编号,形成丘号,网格(丘)内的每一幢房屋按一定规则顺序编写幢号,这样网格编号(丘号)与房屋幢号连接形成唯一的房屋幢

(上接第66页)

科学出版社,1999.

[2]　郑克宁.数字房产地理信息系统中编制房屋唯一地理码

的方法和应用[C]∥测绘技术研究与应用(论文集).西安:西安地图出版社,2006.

[3]　赖明.数字城市导论[M].北京:中国建筑工业出版社,

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[编辑:李旭辉]