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基于GF-2遥感影像的建筑物高度反演方法研究.docx
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2023-02-23
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基于GF-2遥感影像的建筑物高度反演方法研究.docx
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摘要
建筑物高度信息是城市管理、建设过程的重要数据, 传统实地量测方法费时费力, 本文利用微分数
学形态学阴影指数, 并结合阴影在 HIS 色彩空间下的典型特征, 设计出一种自动提取阴影的算法。
利用建筑物、阴影、太阳、卫星几何关系模型, 反演得到研究区域内 43 栋建筑物高度信息。结果
显示, 研究区内 43 栋建筑物反演高度与实测高度绝对误差均在 1.2 m 以内, 其中绝对误差小于 1
m 的占 95.35%, 总体提取精度达到 95.03%。
Abstract
Building height information is an important data for city management and
construction process.Traditional measurement methods take time and effort.This
paper designs an algorithm to automatically extract shadows by using differential
mathematical morphology shadow index and characteristics of shadows in the HIS
color space which have more obvious features.Tihis paper utilize s the geometric
relationship model of buildings, shadows, sun, and satellites to obtain information
on the height of 43 buildings in the study area.The results show that the absolute
error between the retrieved height and measured height of 43 buildings is within 1.2
m, in which absolute errors less than 1m occupy 95.35%, and the overall extraction
accuracy is 95.03%.
译
关键词
建筑物高度; GF-2 影像; 阴影提取; 阴影指数
Keywords
building height; GF-2 image; shadow extraction; shadow index
译
城市建筑物高度信息是城市规划、建设项过程中的重要的数据
[1]
,目前利用 GPS、全站仪野外测量
或利用航空影像立体像对获取建筑物高度的方法,虽然在技术上很成熟,但投资大、成本高、效率
低
[2]
。随着遥感技术的发展,高分辨率遥感影像中地物的亮度、纹理、形状、空间位置信息更加精
细,为城市定量遥感提供了准确的数据源,使建筑物高度信息快速提取成为了可能。通过高分影像
提取出阴影斑块,建立建筑物、阴影、太阳、卫星的几何关系模型来估算建筑物高度,成为了当前
研究的热点,如何有效、精确地提取建筑物阴影信息成为了建筑物高度反演的关键。
目前,高分辨率遥感影像的阴影检测方法可分为基于模型和基于阴影特征两大类
[3]
。其中基于模型
的方法将有关场景、目标几何结构、光源信息等辅助数据作为已知条件输入,鉴于光源、场景及目
标结构信息不容易获取,且计算量大。因此这类方法局限性较大
[4, 5]
;而基于阴影特征的方法主要
利用待检测图像自身阴影的一些属性,通过一系列的图像增强算法,提高阴影信息的辨识度,然后
借助阈值分割技术提取出阴影区域。由于其算法设计简单而有效是目前研究和应用的主流。Ma 等
[6]
通过 对 阴影颜色特 性分析,在色调 、饱和度、明度(hue saturation value,HSV)空 间下,将饱
和度与明度归一化,建立阴影指数,有效地突出了阴影信息;Polidorio 等
[7]
基于色调、亮度、饱
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