面向地理国情监测的变化检测与地表覆盖信息更新方法

来源:用户上传      作者:

　　摘    要：近年来，随着经济社会的不断发展，地理国情监测、地表覆盖信息更新已经成为了国家有关部门的主要任务，这一工作的开展可以为城市发展、资源开发与环境保护等提供重要的依据，通过先进监测技术的应用，能够进一步掌握国情要素、地表要素的具体变化情况，进而提升国情监测、地表监测的水平。
　　关键词：地理国情监测;变化检测;地表覆盖信息更新;方法
　　1  引言
　　对于地理国情监测、地表覆盖信息更新而言，其必须要在充分获得相关数据的基础上进行，在掌握了各种的地理国情要素、地表要素信息以后，才能够充分了解自然与人文地理要素的空间分布特征、相互关系，进而获得相应的变化规律，开展更具针对性的资源开发。
　　2  地理要素变化检测、地表覆盖信息更新方法
　　地理要素变化检测与地表覆盖信息更新的过程中，最为关键的是要获得相关地理要素实体的信息，主要为点要素、线要素与面要素。变化检测与信息更新的过程中，重點需放在对各种地理要素空间变化与属性变化的检测方面，从空间维度来看，相关人员在利用相应技术进行分析、检测的过程中，需重点关注空间位置、几何形状的定量、定性分析，利用比较分析的方法，来比较不同要素之间的相似程度，进而根据比较结果来从中寻找同名实体。由于点要素、线要素与面要素存在着不同的变化特征，在整个的空间变化过程中，需采用不同的方式，比如，点要素空间变化的分析方面，可以采用欧式距离来判断;线要素空间变化主要为空间位置、走向的变化，可以通过长度重叠度、Hausdorff距离来判断;面要素空间变化主要为空间位置与形状的变化，其采用的是面积重叠度判断方式;属性变化可以利用Levenshtein算法对同一属性项的相似度加以判断。
　　以两个不同时态下的同一专题要素作为研究对象，其地理国情检测变化流程如下所示。
　　3  地理国情监测的变化检测与地理覆盖信息更新流程
　　3.1  数据采集
　　地理国情监测与地表覆盖信息更新的过程中，所需要获得的监测数据量十分庞大，为保障数据监测、获取的高效性、精确性、完整性，有关人员需充分利用遥感影像技术来实现。首先，采用同一区域普查结果的早期数据与当时的影像遥感成果，并获得该区域的现时普查成果与后期遥感影像成果，根据影像成果的后处理与翻译软件，来对早期、现时的不同时相影像数据经由初步处理、划割、变异监测、融合图斑等各种的处理流程，获得相应的变化检测结果。随后，再将早期普查结果与本次监测的数据，套合多种关联数据，来最终判断并确定变更的图斑、相关内容，对于无法确定的变更部分，需通过外业检查来实现。
　　3.2  数据预处理
　　在数据预处理阶段，需进行相应数据的统一处理，将矢量空间数据的坐标系统与投影系统、数据存储格式、空间数据精度、属性字段类型等加以统一处理，最终使得空间参考与属性类型一致，形成同源数据。
　　3.3  空间变化检测
　　在空间变化检测方面，针对点要素的空间变化检测，主要采用的是欧式距离，在实际的判定过程中，主要是以基态点要素作为圆心，在此基础上搜索位置相同、欧式距离处于特定阈值范围的最新时态点要素。阈值的设定过程中，为保障其合理性，需充分考虑地理要素的采集精度，如果阈值设置的过小，同名点的找出将极为困难，如果阈值过大，会存在一点与多点匹配的现象。
　　线要素的空间变化检测过程中，采用的是长度重叠度、Hausdorff距离，在具体的实现过程中，长度重叠度主要指的是基态线要素分布与最新时态线要素分布相重叠的部分与二者总体分布的比例值，在长度重叠度的计算过程中，需以一定阈值作为基础，对新旧时态线状要素通过线线叠加的方式来进行长度重叠度的计算。在Hausdorff距离下，主要是要比较两个线要素的总体差异，其点集主要包含了起点、终点、中心点等，在Hausdorff距离的计算过程中，需要以这些点集为基础进行新旧时态线要素的差异对比。
　　面积重叠度的计算过程中，主要指的是基态面要素分布与最新时态面要素分布重叠部分与二者总体分布的比值，在实际的计算过程中，需要在特定阈值范围内对新旧时态面状要素通过面面计算的方式来获得相应的结果。
　　3.4  属性变化检测
　　在一些特定条件下，Levenshtein距离常常被称为编辑距离，主要是针对两个字符串而言的，具体指的是由一个转换成另一个所需的最少编辑次数。最为常用的编辑操作为替换、插入与删除，在具体的属性变化检测过程中，Levenshtein算法会对同一属性项加以相似度的判断。
　　4  地理国情监测变化检测及地表覆盖信息更新的实现
　　4.1  数据输入
　　地理国情地表覆盖信息的监测与更新过程中，往往涉及了诸多要素的监测与更新，但这些要素中，大部分要素都能够以点、线、面来加以表示出来，在数据输入的过程中，只需要保持两个时态的要素类型一致就可以。FME恰好可以满足这一要求，能够动态读取统一格式的不同数据源，对各种数据信息加以识别。当获得相应的数据源以后，通过对数据源结构特性的分析，自动生成目标表，通过读取模块的合并要素类来加以实现。
　　4.2  变化检测与信息更新
　　在此环节，重点的检测与更新主要包含了时态识别、数据过滤、空间匹配、属性匹配等方面，整个的处理流程相对复杂。
　　在点要素的空间匹配方面，主要是利用系统所具备的NeighborFinder功能来进行欧式距离的查找的，主要是要查找一定阈值范围内的临近点，并将在该范围内所获得的所有临近点信息均存放在该点的列表属性当中。如果在变化检测与信息更新的过程中，针对的是属性变化检测与信息更新，需立即调用Levershtein算法，根据此算法来计算该点与列表中所有临近点的文本相似度信息，进而对该算法所获得的相似度加以排序，从中提取出最优值，根据相应的判断标准来确定属性是否发生了明显的变化。
　　线要素的空间匹配主要是由Snapper、LineOnline Overlay来实现的，利用这些可以获得长度重叠度指标。面要素的空间匹配与线要素的空间匹配有着极高的相似性，需获得面积重叠度指标。
　　5  结束语
　　近年来，随着技术的进步，在地理国情监测的变化检测与地表覆盖信息的更新方面，很多的技术都可以被应用于其中，这些新型技术的应用不仅提高了监测的效率与质量，也使得相应的变化检测与信息更新更具精确性，对于地理变迁、地理信息的分析等具有重要的意义。
　　参考文献：
　　[1] 程滔，李广泳，陶舒，等.面向地理国情监测的地表覆盖变化信息提取方法[J].测绘地理信息，2018（3）：103～107.
　　[2] 那永丽.地表覆盖信息提取方法在地理国情监测的运用[J].环球人文地理，2017（2）：120.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15341925.htm