地理国情监测中变化监测若干技术问题研究

收稿日期：2015-09-11。项目来源：地理国情监测专项资助项目（12-ZX-Z02-46）；地理国情监测国家测绘地理信息局重点实验室开放基金资助项目（2014NGCM08）。

地理国情监测中变化监测若干技术问题研究

程?滔1，陈会仙2

（1.国家基础地理信息中心，北京 100830；2.国家测绘地理信息局地图技术审查中心，北京 100830）

摘?要：针对地理国情监测中变化监测技术问题，从基于遥感数据的地表覆盖变化监测与地表形变监测两个方面展开研究，综合分析了各技术的发展现状和特点。结合地理国情监测使用的数据源以及地理国情普查构建的本底数据库成果优势，总结了各优化算法在地理国情监测中的应用模式和工艺流程，并提出了以分类前直接比较法进行地表覆盖变化监测和以小基线集差分干涉测量进行地表形变监测的技术路线，为地理国情相关监测工作提供技术参考。关键词：地理国情监测；变化监测；地表覆盖；地表形变；空间分析中图分类号：P237 文献标志码：B

文章编号：1672-4623（2017）01-0005-03

地理国情监测涉及的理论知识密集、技术融合度高，是测绘转型与遥感应用发展的新方向，为学科发展、理论研究和技术创新创造了新的空间和机遇，成为近年来的研究热点。地理国情监测从概念的提出，到项目逐步实施和稳步推进，已经越来越受到国内、外政府部门和研究学者的广泛关注，其影响力也在不断增强。在地理国情监测动态变化研究方面，遥感技术是最为经济有效的手段[1]，本文将主要讨论基于遥感数据的地表覆盖变化、地表形变等方面的监测技术。

1?遥感变化监测研究动态

1.1 地表覆盖变化监测

基于遥感数据的地表覆盖变化监测，从研究对象角度，可分为基于像素的变化检测和面向对象的变化检测；从数据处理过程角度，可分为分类后比较法和分类前直接比较法[2]。

基于像素的变化检测主要是利用各地表覆盖类型在遥感数据中丰富的光谱信息，计算每一个像素多个时相间的差异，从而提取变化信息。该方法适用于光谱分辨率高的遥感数据，在此条件下，其空间分辨率可以适当降低，如MODIS、TM 等。李月臣[3]等采用TM、SPOT 等遥感数据，利用不同时期影像光谱特征值差异提取了土地覆盖的变化区域、变化类型等信息。面向对象的变化检测是随着遥感数据空间分辨率的提高而诞生的新方法。它不仅利用了光谱信息，而且充分利用了高分辨率遥感数据纹理、形状等综合特征来提取变化信息。首先将遥感数据进行分割，计算各波段光谱异质性与形状异质性的综合特征值，设置一定的阈值，将遥感数据分割为若干对象；然后计算每

个对象多个时相遥感数据间的差异，从而提取变化信息。该方法在高空间分辨率遥感数据中应用较多，如WorldView、IKONOS 等。李亮[4]等使用QuickBird 遥感数据进行实验，提出了一种基于时空关系的遥感影像变化检测及类型识别方法，通过影像分割获取图斑，利用面向对象的影像分类和图斑比较，获取变化检测结果。

分类后比较法是运用统一的分类体系，对多时相遥感数据中的每一时相数据进行单独分类，通过比较分类结果直接提取地表覆盖的变化信息。该方法简单明晰，可直接确定地表覆盖变化发生的类型，但无法探测存在于某一种地表覆盖类型内部的细微变化，且每一单独分类中的误差在空间比较过程中会被进一步放大。分类前直接比较法是通过对不同时相遥感数据的光谱差异进行直接分析，探测出像素或对象的细微变化。该方法可避免分类后比较法中分类误差累积对变化检测精度的影响。

现有的地表覆盖变化检测主要使用距离指数、相似性指数等来比较特征差异，并在具体实现过程中，根据遥感数据和其他专题数据的丰富程度，增加必要的维度信息，通过设置变化检测指标阈值，判断区域地表覆盖类型是否发生变化[5]。

基于遥感数据的地表覆盖变化监测，在遥感数据处理方面均需进行如下处理：①对基础资料进行处理，主要对遥感数据、控制资料以及DEM 数据进行处理，统一数学基础，为遥感数据后续处理提供完整、可靠的基础资料；②遥感数据地形纠正，利用获取的控制资料，结合处理后的DEM 数据，对不同时相的遥感数据进行地形纠正；③不同时相遥感数据配准，以单一