假高帽变换的高分影像居民地信息提取

针对高分辨率遥感影像暗背景下亮居民地的提取问题,该文提出了一种基于形态学多轮廓结构元素假高帽变换的提取方法。该方法首先采用腐蚀型边缘检测算子对影像进行预处理,接着利用多轮廓结构元素分别对影像进行假高帽变换,然后对各个处理结果进行加权融合,最后对加权融合后图像区域生长完成轮廓跟踪。实验结果表明,该方法能够提取居民地,特别适合于暗背景下较亮区域居民地的提取,并且提取效率较高,对于遥感影像居民地提取的研究与应用具有一定的参考价值。     

扫描地形图中居民地街区提取和矢量化方法

提出了特征点提取和总体最小二乘拟合相结合的新方法,对扫描地图上的居民地街区进行提取和矢量化。本文首先对居民地街区进行轮廓跟踪得到初始的矢量数据,通过特征点提取进行数据压缩,再利用总体最小二乘方法对每条边线进行拟合,得到最终的矢量数据。此外,还提出了三个精度指标,对实验图中矢量数据的精度进行定量分析。结果表明,该方法能够提高居民地街区矢量化的准确性,消除冗余数据。     

顾及局部特征的三维点云建筑物轮廓精确化提取

建筑物是城市的重要组成部分,从三维点云数据中精细化地提取建筑物特征是当前研究的热点。本文提出了一种顾及局部特征的三维点云建筑物轮廓精确化提取方法。首先,采用基于统计学的滤波预处理方法,分离地面点与非地面点,去除离群点,降低点云数量;然后,通过基于改进3D Hough变换的建筑物立面提取方法,提取点云数据的多立面,提高立面提取的精度和效率;最后,采用基于降维边界索引的点云轮廓精准提取方法,获取局部特征和外部轮廓特征。结果表明,该方法能够充分兼顾建筑物的整体外部轮廓及局部细节特征,高效准确地实现建筑物的精确化提取,为城市规划、城市更新等相关应用提供技术支持。     

LiDAR点云与影像相结合的建筑物轮廓信息提取

分析机载LiDAR点云与影像数据特点,提出了一种建筑物点云与配准后影像相结合的建筑物轮廓信息提取方法。首先,采用α-shapes算法从点云中提取粗糙的建筑物轮廓多边形;然后,采用基于线支撑区域的直线段提取算法从影像中提取边缘信息,并利用投票机制,以点到直线的距离为因子,从中过滤出真实的建筑物边界;最后,提出一种建筑物轮廓精化的新方法,利用从影像中提取的边缘信息修正从点云中提取的粗糙轮廓,并对修正后的轮廓采用道格拉斯-普克算法去除冗余节点,采用强制相交方法恢复建筑物转角,最终得到了准确的建筑物外轮廓多边形,并通过实验验证了该方法的有效性。     

根据断面轮廓线修复隧道点云孔洞的方法

为了修复采集点云的数据缺失,设计一种根据隧道断面轮廓闭合矢量线修复点云孔洞的方法,利用Microsoft Visual Studio 2010设计实现隧道轮廓线提取系统,并借助OpenGL实现结果的可视化。     

面状居民地形状分类的图卷积神经网络方法EI北大核心CSCD

形状识别和分类是地图制图综合的重要内容之一,面状居民地要素作为地理空间矢量数据的重要组成部分,其形状认知是制图综合的基础。本文针对当前几何和统计形状分类方法的不足,借助图卷积神经网络的图数据分类能力,提出了一种基于图卷积神经网络的面状居民地形状分类方法。该方法首先从面状居民地轮廓多边形入手,提取其轮廓的多个特征,获取形状的图表达;然后,利用图卷积神经网络对居民地形状信息进行多轮次提取和聚合,将形状信息嵌入一个高维向量中;最后利用全连接神经网络对高维形状向量进行分类。试验表明,该方法能够有效提取居民地形状信息,克服了传统分类方法人为设置指标的不足,实现了端到端的居民地形状信息提取与分类。     

基于机载LiDAR数据的建筑物轮廓提取

建筑物轮廓作为建筑物三维重建的重要元素，在建立智慧城市和数字城市中至关重要。本文针对从机载激光雷达点云中提取建筑物轮廓数据处理的点云滤波、建筑物屋顶面提取、建筑物轮廓提取，以及提取精度评定各环节存在的一些问题，提出了一种综合区域生长改进算法、三维Hough变换算法和α-shape算法的建筑物轮廓提取方法。该方法在对机载LiDAR点云数据去噪的基础上，首先利用改进的区域生长算法滤波地面点，并基于地物点到地面的归一化高程特征通过高度阈值去除高度较为低矮的地物点；再基于三维Hough变换算法从剩余建筑物和高大树木点云中提取建筑物平面；最后使用α-shape算法提取建筑物的轮廓信息。对使用RIEGLVQ-1560i机载激光雷达测量系统扫描的某城区点云数据进行计算，通过匹配度、形状相似度和位置精度等评价指标对提取的建筑物轮廓进行精度评定。结果表明，综合区域生长改进算法、三维Hough变换算法和α-shape算法的建筑物轮廓提取方法可以准确提取建筑物的轮廓信息，对于大范围的建筑物轮廓提取具有稳定性和普遍适用性。     

利用影像辅助LiDAR点云数据的建筑物提取方法研究

机载LiDAR作为一种新兴的对地观测技术,能够快速地获取地表三维信息。如何从海量LiDAR点云数据中提取建筑物是数据处理中的一项关键工作。本文结合LiDAR数据和航空影像的数据特点,提出了一种航空影像辅助的LiDAR点云建筑物提取方法,首先,采用面向对象方法从航空影像中提取建筑物的轮廓;然后,以建筑轮廓信息为参考,从LiDAR点云中提取建筑物的点云数据;最后,通过实验证明该方法的有效性与可行性。     

直角点特征引导的遥感影像居民地提取方法

提出了一种基于直角点统计特征的高分辨率遥感全色图像居民地提取方法。首先,分别检测全色图像中的直角点、直线段;然后,利用直角点邻边的长度约束进一步优化直角点;接着,通过构建直角点缓冲区投影的方式生成特征图像;最后,二值化特征图像提取居民地信息。实验结果表明,与角点、直线以及未限制邻边长度直角点的统计特征对比,邻边长度约束的直角点统计特征更能反映居民地信息,有效克服了同样具有较多角点与直线特征的道路、车辆、农田田埂等地物对居民地提取的负面影响。与已有的PanTex指数方法相比,所提方法不依赖于纹理的复杂程度,有效削弱了纹理复杂的非居民地区域对居民地提取的负面影响。     

基于移动激光扫描点云数据和遥感图像的建筑物三维模型快速建模方法

建筑物的三维建模是城市三维建模和可视化的重要组成部分。本文提出一种基于点云数据与遥感图像的建筑物三维模型快速建模方法。首先,运用改进的RANSAC法从点云数据中提取建筑立面,根据立面区分平顶建筑与人字形屋顶建筑;在此基础上,进一步对建筑物的高度进行提取;之后,利用区域增长法从遥感图像中提取建筑物屋顶轮廓,利用形态学方法对提取出的轮廓进行规则化处理,并基于Freeman链码提取轮廓角点,得到规整的轮廓;最后,根据提取出的建筑高度属性对屋顶轮廓拉伸并进行纹理映射,实现对建筑物的三维重建。通过实例证明,提出的方法能快速、高效地实现建筑物三维模型的重建。     

视觉显著性与知觉组织相结合的高分影像居民地提取方法

受人类视觉认知机制的启发,提出了一种利用视觉显著性与知觉组织相结合的高分辨率遥感影像居民地提取方法。首先利用认知物理学中的数据场构建居民地的视觉显著性模型,并通过自适应阈值法实现候选居民地的自动提取,然后利用多尺度小波变换的高频特征实现居民地的知觉组织,最后通过集合交运算提取同时满足这两种视觉机制的居民地。通过ZY-3和Quickbird两种高分传感器的影像数据集进行居民地提取试验,验证了该方法的有效性。     

Field-based sub-boundary extraction from remote sensing imagery using perceptual grouping

This study presents an approach for the automatic extraction of dynamic sub-boundaries within existing agricultural fields from remote sensing imagery using perceptual grouping. We define sub-boundaries as boundaries, where a change in crop type takes a place within the fixed geometry of an agricultural field. To perform field-based processing and analysis operations, the field boundary data and satellite imagery are integrated. The edge pixels are detected using the Canny edge detector. The edge pixels are then analyzed to find the connected edge chains and from these chains the line segments are detected using the graph-based vectorization method. The spurious line segments are eliminated through a line simplification process. The perceptual grouping of the line segments is employed for detecting sub-boundaries and constructing sub-fields within the fixed geometry of agricultural fields. Our strategy for perceptual grouping involves the Gestalt laws of proximity, continuation, symmetry and closure. The processing and analysis operations are carried out on field-by-field basis. For each field, the geometries of sub-boundaries are determined through analyzing the line segments that fall within the field and the extracted sub-boundaries are integrated with the fixed geometry of the field.The experimental validation of the approach was carried out on the SPOT4 multispectral (XS) and SPOT5 XS images that cover an agricultural area located in the north-west section of Turkey. The overall matching percentages between the reference data and the automatically extracted sub-boundaries were computed to be 82.6% and 76.2% for the SPOT5 and SPOT4 images respectively. The higher matching percentage of the SPOT5 image is due to the fact that some of the boundaries present in the SPOT5 image were not detected in the coarser resolution SPOT4 image. For the SPOT5 image, of the total 292 fields processed, 177 showed a total agreement between the detected segments and the reference data. For the SPOT4 image, 154 fields showed a total agreement between the detected segments and the reference data.     

地图信息量的量测和评价

本文介绍了测度地图信息量的原理及方法,提出一种测度地图信息量的改进方法—特征信息量法,并在1:1万、1:5万、1:25万、1:100万地形图上分别选出图上100 cm2、实地域相重的三种地区,即居民地稀疏区(高山)、居民地中密区(丘陵)、居民地稠密区(平原)进行试验,最后对地图信息量进行评价并提出改进意见。     

面向地理分析模拟的城市小区场景数据组织方法

城市小区是城市人居环境的重要构成部分,与城市居民生活关系密切。面向城市小区环境综合分析模拟的需求,本文结合虚拟地理环境中虚拟场景和集成建模等概念,设计了可支撑分析模拟的城市小区场景数据组织方法。通过小区系统、小区系统要素和小区系统要素关系来对复杂小区环境信息进行对象化的描述,并按照层次化结构实现城市小区建模场景的组织。利用统一数据表达与交换模型UDX对小区系统-要素-关系中的数据内容进行统一的表达和存储,在此基础上设计了城市小区建模场景对象;利用可扩展接口的方式,实现从城市小区建模场景中抽取符合分析模型需求的数据内容,由此支撑将不同地理分析模型与城市小区建模场景集成。试验结果表明,本文所设计的方法能够有效组织多源异构的城市小区环境数据,并可以便捷地为不同研究方向的城市小区分析模型提供所需建模数据。     

基于GIS技术的人口空间展布方法

充分利用居民地对人口分布的指示作用,同时考虑居民地性质、规模对人口分布的影响,提出了一种基于"居民地重分类"的人口空间展布方法。首先根据居民地性质、规模等对居民地进行重分类,然后再根据统计方法求得各居民点类型的居住密度,从而获得人口的空间分布。以湖北省40多个县市作为研究区,采用该方法进行了实验,取得了较好的效果。     

基于ArcGIS的居民点综合

以用ArcGIS Desktop和ArcInfo Workstation对甘肃省居民点（自然村）进行制图综合为例,提供了一种自动化综合的方法。根据自然村点密度生成相应的密度格网,采用制图定额法,每一个格网内只保留一个自然村。此方法不仅保留了自然村分布的疏密情况,也使自然村的表达程度协调一致,符合地图载负量。     

Unsupervised image segmentation evaluation and refinement using a multi-scale approach

In this study, a multi-scale approach is used to improve the segmentation of a high spatial resolution (30 cm) color infrared image of a residential area. First, a series of 25 image segmentations are performed in Definiens Professional 5 using different scale parameters. The optimal image segmentation is identified using an unsupervised evaluation method of segmentation quality that takes into account global intra-segment and inter-segment heterogeneity measures (weighted variance and Moran’s I, respectively). Once the optimal segmentation is determined, under-segmented and over-segmented regions in this segmentation are identified using local heterogeneity measures (variance and Local Moran’s I). The under- and over-segmented regions are refined by (1) further segmenting under-segmented regions at finer scales, and (2) merging over-segmented regions with spectrally similar neighbors. This process leads to the creation of several segmentations consisting of segments generated at three different segmentation scales. Comparison of single- and multi-scale segmentations shows that identifying and refining under- and over-segmented regions using local statistics can improve global segmentation results.     

Robust river boundaries extraction of dammed lakes in mountain areas after Wenchuan Earthquake from high resolution SAR images combining local connectivity and ACM

River boundaries extraction from SAR imagery is valuable for flood monitoring and damage assessment. Several rivers, parts of which include dammed lakes caused by landslides and rock avalanches triggered by the 2008 Wenchuan Earthquake, were taken as a case study for robust extraction. In this paper, a novel state-of-the-art approach for automated river boundaries extraction using high resolution synthetic aperture radar (SAR) intensity imagery is presented. The key of our approach lies in the combined usage of local connectivity feature of the river and a region-based active contours model (ACM) in a variational level set framework to differentiate between river and the background. First, sub-patched intensity thresholding segmentation is applied to SAR imagery. Pixels with intensities below the threshold are selected as potential river pixels while the others are potential background pixels. Second, potential river pixels are divided into several connected regions, considering that the river is a big connected region, only relatively bigger regions with similar contrast value are retained as the regions of interest (ROI) while others are noise due to pixel-level decision approach in the first step or shadows due to mountains terrain. Third, the ROI and their contours are regarded as local region and the initial contours to refine the river boundaries, which are used to reduce the scene complexity of ACM and its sensitivity to initial situation, respectively. A novel ACM driven by local image fitting (LIF) energy is presented and used for river boundaries extraction for the first time, which is not only robust against inhomogeneity widely spread in SAR imagery but also can work with efficiency without the need of re-initialization during iteration compared to traditional ACM. The proposed approach was tested on numerous high resolution airborne SAR images containing connected rivers or dammed lakes obtained by Chinese domestic radar system after Wenchuan Earthquake. For the overall dataset, the average commission error, omission error and root mean squared error were 6.5%, 3.3%, and 0.51, respectively. The average computational time for 4000 by 4000 image size was 21 min using a PC-based MATLAB platform. Our experimental results demonstrate that the proposed approach is robust and effective.     

基于归一化指数分析的居民地遥感信息提取

以无锡市作为研究区域,采用2000年Landsat ETM+影像数据,通过对居民地的遥感机理分析,利用植被指数、水体指数、城镇指数相结合的方法提取居民地信息。分析遥感影像的谱间结构特征,通过试验,建立二值逻辑运算式,得到居民地遥感信息提取结果。并用该方法在不同时相不同地区的Landsat TM/ETM+影像上进行了进一步的验证。研究结果表明:该方法可以将居民地信息提取出来,并且效果较好。     

GIS与Voronoi多边形在医疗服务设施地理可达性分析中的应用

地理可达性是研究评价各种服务设施布局及其服务域的重要指标之一,空间距离、交通便捷性、出行成本等是可达性测度的重要因子。由于医疗设施等公共设施通常以服务的公平性和覆盖性为目标,因此可定义居民点到最邻近医院的距离为地理可达性的测度。在此基础上,作者提出了基于GIS与Voronoi多边形的地理可达性计算方法。这一方法不仅将地理可达性分析中的空间点对之间的距离计算简化为空间查询,方便了GIS应用,而且计算的Voronoi多边形在本质上就是最邻近意义上医院的服务域,即服务域内各居民点到该医院的距离就是最邻近距离。此外结合人口分布等属性数据,还可深入分析各医院的服务承载力,本方法为医疗设施等公共服务设施的规划决策提供了重要的工具。