攝影測量與遙感影像的變化檢測

　　1.研究背景和意義

　　就目前來(lái)看，遙感技術(shù)無(wú)論從應用范圍還是效果上都已經(jīng)取得了較大的發(fā)展，尤其是對于一些大型規劃類(lèi)工程建筑項目來(lái)說(shuō)，遙感技術(shù)通過(guò)其特有的非接觸式測量功能，對土地的利用和覆蓋情況有著(zhù)較為準確的信息反饋。這使得其被廣泛的應用于各種工程的資料和信息搜集的活動(dòng)中。隨著(zhù)遙感技術(shù)和衛星技術(shù)的不斷發(fā)展，現代遙感技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中也面臨著(zhù)一系列的挑戰。尤其是自動(dòng)化檢測分析方面，如果不能更好的配合攝影測量，將會(huì )嚴重的影響遙感技術(shù)的測量結果。并且隨著(zhù)遙感技術(shù)的應用范圍越來(lái)越廣泛，已經(jīng)從原先的工程測量發(fā)展到農業(yè)調查、林業(yè)監測、城市管理規劃等各個(gè)領(lǐng)域，并且開(kāi)始有跡象發(fā)展到海洋和內陸水體監測、濕地監測管理、自然災害監測以及軍事偵察和打擊效果評估等重大工程中，所以從應用前景上看，遙感技術(shù)也應該進(jìn)一步的自我完善。

　　最初的遙感影像變化監測技術(shù)由于受到當時(shí)的設備和技術(shù)條件的限制，通常要在信息傳輸的過(guò)程中通過(guò)人工來(lái)完成翻譯內容，但是這種人工翻譯不僅效率較低，準確率也得不到保證，并且對于翻譯人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的要求非常之高，所以其應用效果并不理想。

　　2.變化檢測的研究現狀

　　目前，在國際上對于遙感技術(shù)的研究方面的共同努力下，現代遙感技術(shù)已經(jīng)可以提供全球性的數據觀(guān)測了，但是由于獲取的數據較為駁雜，所以，要想獲得所需要的專(zhuān)門(mén)性的工程信息，還是要通過(guò)一定的技術(shù)對所得信息進(jìn)行處理，而變化監測技術(shù)就是這樣一項技術(shù)。

　　一般來(lái)說(shuō)，變化監測技術(shù)就是根據多次觀(guān)測來(lái)確定某一待測物體的具體的狀態(tài)，對于一些處理動(dòng)態(tài)過(guò)程的物體來(lái)說(shuō)，變化監測就是一個(gè)其變化發(fā)展的全過(guò)程的實(shí)時(shí)記錄。而對于遙感技術(shù)來(lái)書(shū)，變化監測技術(shù)的應用不僅是指的是以上內容，還包括這樣幾個(gè)方面：首先，要能夠幫助判斷待測物體的位置是否發(fā)生了變化，即是否在監測的過(guò)程中發(fā)生了位移；其次，要能夠判斷待測物體的發(fā)生變化的位置區域；再次，要能夠根據物體的變化的具體情形來(lái)判斷物體的變化性質(zhì)；最后，要能夠根據物體的變化參數判斷其時(shí)間和空間分布模式。

　　在上述功能中，前兩項指的是變化檢測的最基本的目標，也是其技術(shù)指標的基本要求，后兩項的具體應用情況，要根據監測的物體的不同重新選擇和定義。

　　變化檢測存在的困難:

　　雖然變化檢測的基本方式和方法已經(jīng)在遙感技術(shù)的很多監測領(lǐng)域得到了落實(shí)和應用，但是從某種程度上看，遙感影像的變化監測的技術(shù)還并不是十分完善，還有很大的發(fā)展空間。

　　2.1理論上的欠缺

　　所謂理論上的欠缺，就是指遙感影像變化檢測技術(shù)從目前來(lái)看，還沒(méi)有一個(gè)強有力的技術(shù)理論體系，其眾多支撐技術(shù)也相對的不夠完善。建立在這種理論和技術(shù)基礎上的遙感影像技術(shù)難免在應用的過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生各種各樣的缺點(diǎn)，理論的進(jìn)一步完善是技術(shù)發(fā)展的重要前提條件之一。

　　2.2變化檢測方法自身的不足

　　所謂變化監測方法的不足，就是指在具體的操作過(guò)程中，對該技術(shù)的應用存在缺陷，一般來(lái)說(shuō)，在使用該技術(shù)對待監測的物體進(jìn)行位置判斷的過(guò)程中，通常會(huì )出現兩時(shí)相影像分類(lèi)錯誤的狀況，這種現象不僅嚴重的影響了監測結果的精度，也給變化閩值的確定帶來(lái)了困難。同時(shí)，這種方式在具體的操作過(guò)程中，其監測結果業(yè)容易受到各方面的因素的影響，尤其是具體的操作員的技術(shù)。

　　與此同時(shí)，一旦在測量的過(guò)程中出現常多光譜遙感影像的測量需求，就目前的變化檢測的方式來(lái)看，并不能很好的處理多個(gè)影響之間的位置和順序關(guān)系，嚴重的制約了測量結果的準確性。

　　2.3對數據質(zhì)量要求嚴格

　　絕大多數變化檢測方法對數據的統計分布要求比較嚴格，方法實(shí)施的時(shí)候需要事先知道數據的統計分布模型如高斯分布等。同時(shí)，大多數變化檢測方法對輸入影像之間的輻射度差別、噪聲等因素的影響比較敏感，對數據預處理的要求較高。

　　2.4適用數據源有限

　　傳統變化檢測方法通常要求不同時(shí)相的兩幅影像來(lái)自同一傳感器，而對于來(lái)自于不同傳感器的影像，如一個(gè)時(shí)相為MSS，另一時(shí)相來(lái)自TM或者SPOT，除了分類(lèi)后比較法以外就基本上無(wú)能為力了。同時(shí)，現有的方法絕大多數都是針對光學(xué)遙感影像設計的，直接應用于諸如雷達影像等新型傳感器獲取的遙感數據通常比較困難。

　　針對上述問(wèn)題，在總結歸納現有變化檢測方法的基礎上，針對中分辨率星載多光譜遙感影像變化檢測的特點(diǎn)和要求，引入一些新的數學(xué)模型和分析方法，重點(diǎn)解決時(shí)相間變化信息 自動(dòng)高效提取的問(wèn)題，在一定程度上克服現有方法存在的缺陷，力求提高變化檢測的精度和效率。

　　3.變化檢測研究?jì)热?/span>

　　變化檢測的理論和技術(shù)方法主要由數據選取和預處理、變化檢測、檢測結果精度評估三大部分組成。數據選取和預處理包括了遙感影像及輔助數據的選擇獲取，多時(shí)相影像數據的幾何配準和輻射校正等，變化檢測就是選用行之有效的方法手段從影像中提取變化信息，檢測結果精度評估是指采用定量指標評價(jià)變化檢測結果的精度水平。如前所述，變化檢測方法可歸結為分類(lèi)后 比較和直接比較像元光譜兩大類(lèi)，其中后者是目前實(shí)際應用中常用的方法和技術(shù)路線(xiàn)。

　　3.1從多時(shí)相多光譜遙感影像構造差異影像

　　多時(shí)相多光譜遙感影像包含多個(gè)光譜通道，通道數太多對于變化分析解譯會(huì )帶來(lái)較大的困難，同時(shí)各通道上均包含了部分變化信息，這些信息之間存在著(zhù)一定程度的相關(guān)和冗余，也會(huì )影響到變化分析的效率。要全面地檢測不同時(shí)相之間發(fā)生的變化，就必須首先將這些變化信息通過(guò)變換有效地集中到少數幾個(gè)變量中，構造出不同時(shí)相之間的差異影像。

　　針對光譜通道間的相關(guān)性對多光譜遙感影像變化檢測存在影響的問(wèn)題，引入多元統計中的典型相關(guān)分析方法，應用基于典型相關(guān)分析的多元變化檢測方法（MAD），實(shí)現最大限度地消除各光譜通道之間的相關(guān)性，以便有效地集中和突出不同時(shí)相之間的差異信息。

　　3.2從差異影像中提取變化區域

　　對于變化檢測而言，僅僅構造出兩時(shí)相之間的差異影像是不夠的，還需要從差異影像中將發(fā)生了變化的區域鑒別提取出來(lái)。傳統方法是根據經(jīng)驗，通過(guò)人工或半 自動(dòng)地選定變化閩值來(lái)提取變化區域的，這樣做通常效率不高，可靠性也難以保證，因此急需尋求能夠自動(dòng)確定變化閩值的方法。變化區域提取方法在應用于光學(xué)影像變化檢測時(shí)，利用了差異影像中各類(lèi)像元服從高斯密度分布這一基本假設。

　　由于對多時(shí)相的單通道SAR影像采用比值對數拉伸所構造的差異影像中的各類(lèi)像元也近似服從高斯分布，這些方法同樣可以應用到了SAR影像變化檢測研究中，其變化檢測也是適用和有效的。

　　4.結論

　　綜上所述，隨著(zhù)遙感技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越廣泛的被應用于工程測量和生產(chǎn)建設的各個(gè)領(lǐng)域中，遙感技術(shù)中的各種具體技術(shù)的控制也引起了有關(guān)部門(mén)的重視。

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