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利用高分辨率影像计算城市绿地覆盖率(1)_工程力学专业毕业论文范文

发布时间:2014-11-14 来源:人大经济论坛
利用高分辨率影像计算城市绿地覆盖率(1)_工程力学专业毕业论文范文 【摘 要】 计算城市的绿地覆盖率是一项繁琐的工作。高分辨率影像的出现,给这项工作提供了便捷的途径。本文以高分辨率影像为基础,结合道路和水系矢量数据,利用ecognition分类软件完成绿地的提取,并计算出绿地覆盖率。 【关键词】 绿地覆盖率 高分辨率影像 影像分类 1、引言 绿化建设是一个城市建设的重要工作,城市绿地覆盖率是衡量一个城市绿化程度的最主要的指标,那么如何来计算一个城市的绿地覆盖率呢?从方法上看,只要能够知道城市范围以及该范围内的绿地面积,绿地覆盖率的结果就可以非常简单地计算出来,问题的关键就在于绿地面积的获取。一般的作法是通过调查人员在实地调绘出绿地的范围,然后在地图上量算出绿地面积。由于计算的范围一般都会非常大,如果所有的绿地都是通过调绘来确定范围,那就需要花费大量的人力和时间,实际的工作中,通常是将城市划分为不同的区域,每个区域再取不同的样点,利用样点数据计算的绿地面积来推算一个区域的绿地面积,最后再推算出整个城市的绿地面积。 目前,随着航空遥感技术的发展,高分辨率遥感影像在国内开始得到广泛的应用,而这些影像的出现,也给城市绿地覆盖率计算提供了更为有效而便捷的手段。 2、主要思路 采用高分辨率影像来确定绿地范围,这项工作完全可以在室内完成,无需进行室外的调绘。需要注意的是,绿地覆盖率是一个跟时间密切关联的指标,绿地覆盖率应当是代表某个时间的计算的结果。由于植被的生长周期一般都比较长,绿地覆盖率突变的情况比较小,而完全采用影像来确定绿地,最直接的优点就是提高了计算结果在时间定位上的精度。 从高分辨率影像上提取绿地一般是采用人工提取,也就是作业人员在计算机上,以影像为底图,手工勾绘绿地范围,这种方式的工作量依然很大。本文采用的作法是通过ecognition影像分类软件来完成绿地的提取。ecognition是2004年引入国内的一个影像分类软件,它采用面向对象的分类方法。该软件能方便地融入其他专题地影像信息作为分类知识,同时能够让用户灵活地建立基于知识的分类模型,简洁高效地完成分类工作。 只单纯采用高分辨率的影像,利用软件来自动提取绿地的效果并不理想,本文的作法还引入了城市的路网和水系数据作为专题信息,用来提高绿地提取的精度。 另外,考虑到城市的范围比较大,并且不同区域的地类分布会有所不同,因此需要将城市划分为不同的区域,每个区域分别进行绿地的提取,最后再汇总计算出总的绿地面积。整个计算的过程如图1所示。 图1 计算过程 fig.1 calculation process 3、过程及方法描述 3.1 数据准备 3.1.1 数据情况 本篇文章所处理的主要数据为高分辨率影像,同时还利用了矢量的gis数据,具体如下: 广西南宁市quickbird影像,2002年10月份获取,真彩色产品,包括红、绿、兰三个波段,tiff格式,空间分辨率0.61米。 城市路网和水系的矢量文件,arcinfo的shape格式文件(如图2)。 图2 矢量数据 fig.2 vector data 本文需要计算图1中所示的外环公路内绿地覆盖率。 3.1.2 区域划分 城市区域的划分主要是根据路网、水系、地势等地理要素,在矢量地图上,通过手工来划分,实验区域的划分情况如图3,将外环公路内分为c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7等7个区域。 图3 工作区域 fig.3 work regions 3.1.3 影像配准及数据转换 由于混合了矢量数据和影像数据的处理,为正确和方便地使用这些数据,需要统一数据的地理坐标,为此,采取将影像数据配准到矢量数据的地理坐标下的作法,影像需要根据输入的控制点,进行移动、缩放、旋转等内容的变换,并且不要对影像进行重新的采样和保存。因为需要将整个范围划分为6个区域来处理,影像数据也相应地要分割为6个部分,但影像的分割,不需要用区域的边界来分割,只要用区域的最小外接矩形来分割就可以了,在分类的过程中,利用区域的专题信息,就可以避免数据处理过程中对影像重叠部分的重复计算。 ecognition的专题图文件是由一个栅格数据文件和一个描述栅格属性的ascⅱ文件来组成,描述文件的后缀一般为asc,也可以是txt后缀,下面是一个asc文件的样例。 表1 asc文件格式 tab.1 asc file format id列表示栅格文件中的灰度值,r、g、b表示该灰度值在ecognition软件中显示时所使用的rgb色彩的三个分量,value、field1都是扩展的属性字段,用来记录更多的特征。 矢量数据中,需要将划分的区域面以及道路和水系的面数据转换为ecognition软件的专题数据文件格式,这项工作,作者是通过编写专门的程序来实现(具体作法可参考矢量数据转换为栅格数据的相关资料和文献)。
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