攝影測量與遙感影像的變化檢測

　　1.研究背景和意義

　　就目前來看，遙感技術無論從應用范圍還是效果上都已經(jīng)取得了較大的發(fā)展，尤其是對于一些大型規(guī)劃類工程建筑項目來說，遙感技術通過其特有的非接觸式測量功能，對土地的利用和覆蓋情況有著較為準確的信息反饋。這使得其被廣泛的應用于各種工程的資料和信息搜集的活動中。隨著遙感技術和衛(wèi)星技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)代遙感技術在發(fā)展過程中也面臨著一系列的挑戰(zhàn)。尤其是自動化檢測分析方面，如果不能更好的配合攝影測量，將會嚴重的影響遙感技術的測量結果。并且隨著遙感技術的應用范圍越來越廣泛，已經(jīng)從原先的工程測量發(fā)展到農(nóng)業(yè)調(diào)查、林業(yè)監(jiān)測、城市管理規(guī)劃等各個領域，并且開始有跡象發(fā)展到海洋和內(nèi)陸水體監(jiān)測、濕地監(jiān)測管理、自然災害監(jiān)測以及軍事偵察和打擊效果評估等重大工程中，所以從應用前景上看，遙感技術也應該進一步的自我完善。

　　最初的遙感影像變化監(jiān)測技術由于受到當時的設備和技術條件的限制，通常要在信息傳輸?shù)倪^程中通過人工來完成翻譯內(nèi)容，但是這種人工翻譯不僅效率較低，準確率也得不到保證，并且對于翻譯人員的專業(yè)素質的要求非常之高，所以其應用效果并不理想。

　　2.變化檢測的研究現(xiàn)狀

　　目前，在國際上對于遙感技術的研究方面的共同努力下，現(xiàn)代遙感技術已經(jīng)可以提供全球性的數(shù)據(jù)觀測了，但是由于獲取的數(shù)據(jù)較為駁雜，所以，要想獲得所需要的專門性的工程信息，還是要通過一定的技術對所得信息進行處理，而變化監(jiān)測技術就是這樣一項技術。

　　一般來說，變化監(jiān)測技術就是根據(jù)多次觀測來確定某一待測物體的具體的狀態(tài)，對于一些處理動態(tài)過程的物體來說，變化監(jiān)測就是一個其變化發(fā)展的全過程的實時記錄。而對于遙感技術來書，變化監(jiān)測技術的應用不僅是指的是以上內(nèi)容，還包括這樣幾個方面：首先，要能夠幫助判斷待測物體的位置是否發(fā)生了變化，即是否在監(jiān)測的過程中發(fā)生了位移；其次，要能夠判斷待測物體的發(fā)生變化的位置區(qū)域；再次，要能夠根據(jù)物體的變化的具體情形來判斷物體的變化性質；最后，要能夠根據(jù)物體的變化參數(shù)判斷其時間和空間分布模式。

　　在上述功能中，前兩項指的是變化檢測的最基本的目標，也是其技術指標的基本要求，后兩項的具體應用情況，要根據(jù)監(jiān)測的物體的不同重新選擇和定義。

　　變化檢測存在的困難:

　　雖然變化檢測的基本方式和方法已經(jīng)在遙感技術的很多監(jiān)測領域得到了落實和應用，但是從某種程度上看，遙感影像的變化監(jiān)測的技術還并不是十分完善，還有很大的發(fā)展空間。

　　2.1理論上的欠缺

　　所謂理論上的欠缺，就是指遙感影像變化檢測技術從目前來看，還沒有一個強有力的技術理論體系，其眾多支撐技術也相對的不夠完善。建立在這種理論和技術基礎上的遙感影像技術難免在應用的過程中，會產(chǎn)生各種各樣的缺點，理論的進一步完善是技術發(fā)展的重要前提條件之一。

　　2.2變化檢測方法自身的不足

　　所謂變化監(jiān)測方法的不足，就是指在具體的操作過程中，對該技術的應用存在缺陷，一般來說，在使用該技術對待監(jiān)測的物體進行位置判斷的過程中，通常會出現(xiàn)兩時相影像分類錯誤的狀況，這種現(xiàn)象不僅嚴重的影響了監(jiān)測結果的精度，也給變化閩值的確定帶來了困難。同時，這種方式在具體的操作過程中，其監(jiān)測結果業(yè)容易受到各方面的因素的影響，尤其是具體的操作員的技術。

　　與此同時，一旦在測量的過程中出現(xiàn)常多光譜遙感影像的測量需求，就目前的變化檢測的方式來看，并不能很好的處理多個影響之間的位置和順序關系，嚴重的制約了測量結果的準確性。

　　2.3對數(shù)據(jù)質量要求嚴格

　　絕大多數(shù)變化檢測方法對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分布要求比較嚴格，方法實施的時候需要事先知道數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分布模型如高斯分布等。同時，大多數(shù)變化檢測方法對輸入影像之間的輻射度差別、噪聲等因素的影響比較敏感，對數(shù)據(jù)預處理的要求較高。

　　2.4適用數(shù)據(jù)源有限

　　傳統(tǒng)變化檢測方法通常要求不同時相的兩幅影像來自同一傳感器，而對于來自于不同傳感器的影像，如一個時相為MSS，另一時相來自TM或者SPOT，除了分類后比較法以外就基本上無能為力了。同時，現(xiàn)有的方法絕大多數(shù)都是針對光學遙感影像設計的，直接應用于諸如雷達影像等新型傳感器獲取的遙感數(shù)據(jù)通常比較困難。

　　針對上述問題，在總結歸納現(xiàn)有變化檢測方法的基礎上，針對中分辨率星載多光譜遙感影像變化檢測的特點和要求，引入一些新的數(shù)學模型和分析方法，重點解決時相間變化信息 自動高效提取的問題，在一定程度上克服現(xiàn)有方法存在的缺陷，力求提高變化檢測的精度和效率。

　　3.變化檢測研究內(nèi)容

　　變化檢測的理論和技術方法主要由數(shù)據(jù)選取和預處理、變化檢測、檢測結果精度評估三大部分組成。數(shù)據(jù)選取和預處理包括了遙感影像及輔助數(shù)據(jù)的選擇獲取，多時相影像數(shù)據(jù)的幾何配準和輻射校正等，變化檢測就是選用行之有效的方法手段從影像中提取變化信息，檢測結果精度評估是指采用定量指標評價變化檢測結果的精度水平。如前所述，變化檢測方法可歸結為分類后 比較和直接比較像元光譜兩大類，其中后者是目前實際應用中常用的方法和技術路線。

　　3.1從多時相多光譜遙感影像構造差異影像

　　多時相多光譜遙感影像包含多個光譜通道，通道數(shù)太多對于變化分析解譯會帶來較大的困難，同時各通道上均包含了部分變化信息，這些信息之間存在著一定程度的相關和冗余，也會影響到變化分析的效率。要全面地檢測不同時相之間發(fā)生的變化，就必須首先將這些變化信息通過變換有效地集中到少數(shù)幾個變量中，構造出不同時相之間的差異影像。

　　針對光譜通道間的相關性對多光譜遙感影像變化檢測存在影響的問題，引入多元統(tǒng)計中的典型相關分析方法，應用基于典型相關分析的多元變化檢測方法（MAD），實現(xiàn)最大限度地消除各光譜通道之間的相關性，以便有效地集中和突出不同時相之間的差異信息。

　　3.2從差異影像中提取變化區(qū)域

　　對于變化檢測而言，僅僅構造出兩時相之間的差異影像是不夠的，還需要從差異影像中將發(fā)生了變化的區(qū)域鑒別提取出來。傳統(tǒng)方法是根據(jù)經(jīng)驗，通過人工或半 自動地選定變化閩值來提取變化區(qū)域的，這樣做通常效率不高，可靠性也難以保證，因此急需尋求能夠自動確定變化閩值的方法。變化區(qū)域提取方法在應用于光學影像變化檢測時，利用了差異影像中各類像元服從高斯密度分布這一基本假設。

　　由于對多時相的單通道SAR影像采用比值對數(shù)拉伸所構造的差異影像中的各類像元也近似服從高斯分布，這些方法同樣可以應用到了SAR影像變化檢測研究中，其變化檢測也是適用和有效的。

　　4.結論

　　綜上所述，隨著遙感技術已經(jīng)越來越廣泛的被應用于工程測量和生產(chǎn)建設的各個領域中，遙感技術中的各種具體技術的控制也引起了有關部門的重視。

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