劉 波

流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測(cè)國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013

結(jié)合VGI數(shù)據(jù)與資源三號(hào)遙感影像的路網(wǎng)整體構(gòu)建

劉 波

流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測(cè)國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013

地理空間數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的血液，是數(shù)字地球、智慧地球、智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)。地理信息的快速變化及數(shù)據(jù)采集方式的多樣化使得多源數(shù)據(jù)的整合與集成技術(shù)成為地理信息科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。特別是隨著Web2.0和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，為普通大眾參與地理空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)與維護(hù)提供了必要的軟、硬件支持。在此背景下，大量與空間位置有關(guān)的人類活動(dòng)以各種形式的數(shù)據(jù)被記錄下來(lái)，從而催生了大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨。自發(fā)地理信息(volunteered geographic information，VGI)正是在這樣一個(gè)背景下孕育而生，它主要的數(shù)據(jù)獲取方式是依靠廣大非地理信息背景的志愿者通過(guò)各種形式提供，這造成VGI不可避免地具有表達(dá)不一致、位置精度不可靠等特點(diǎn)，一定程度上影響了VGI的應(yīng)用與發(fā)展。與此同時(shí)，隨著我國(guó)高分辨率遙感衛(wèi)星資源三號(hào)(ZY-3)的發(fā)射，為我們提供了全球覆蓋的、高精度、高分辨率的遙感影像，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)全球測(cè)圖、“一帶一路”工程提供了必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

考慮到自發(fā)地理信息的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，將VGI數(shù)據(jù)與高精度的ZY-3遙感影像這兩種數(shù)據(jù)源進(jìn)行疊置、整合等相關(guān)研究，則必然會(huì)出現(xiàn)諸多不一致的地方。因此，本文以高精度ZY-3遙感影像為參考，以VGI項(xiàng)目中較成功的案例——OpenStreetMap(OSM)的道路網(wǎng)為例，探討結(jié)合VGI數(shù)據(jù)與ZY-3遙感影像的路網(wǎng)整體構(gòu)建中存在的相關(guān)問(wèn)題。

本文主要研究目的：①首先探討VGI作為DLG、導(dǎo)航地圖服務(wù)的可能性；②通過(guò)與高精度的遙感影像進(jìn)行配準(zhǔn)，提高VGI的位置精度；③雖然VGI更新快、數(shù)據(jù)豐富，但其數(shù)據(jù)畢竟是志愿者提供，會(huì)有一些遺漏。如果要作為DLG、導(dǎo)航地圖等使用，數(shù)據(jù)的完整性需要加強(qiáng)，因此需要對(duì)VGI中道路與從遙感影像上提取的道路進(jìn)行整合，提高VGI路網(wǎng)的完整性，以促進(jìn)VGI路網(wǎng)的進(jìn)一步使用。圍繞本文的研究目的，本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

(1) 為了探索OSM路網(wǎng)是否能為DLG、導(dǎo)航地圖等服務(wù)及應(yīng)用，本文選擇了中國(guó)大陸上海、南昌和贛州3個(gè)大、中、小城市36 km2的區(qū)域和韓國(guó)首爾市36 km2的區(qū)域，從長(zhǎng)度完整性和道路名稱屬性完整性兩個(gè)方面與百度地圖、谷歌地圖進(jìn)行比較分析，并得到一些有意義的結(jié)論。

(2) 從OSM路網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其拓?fù)潢P(guān)系出發(fā)，提出了OSM路網(wǎng)與資三遙感影像配準(zhǔn)的方法。本文首先對(duì)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、路徑開和路徑閉運(yùn)算進(jìn)行了回顧，在此基礎(chǔ)上，提出了基于路徑開和路徑閉運(yùn)算的ZY-3遙感影像局部分割算法。利用該算法對(duì)OSM路網(wǎng)道路交叉點(diǎn)為局部范圍的ZY-3遙感影像進(jìn)行分割，得到道路交叉局部區(qū)域的二值圖；利用模板匹配的思想，提出了OSM路網(wǎng)與ZY-3遙感影像同名特征點(diǎn)檢測(cè)方法，得到若干同名特征點(diǎn)；根據(jù)獲取的同名特征點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了OSM路網(wǎng)與ZY-3遙感影像的配準(zhǔn)。為了驗(yàn)證本文提出的方法，選擇了兩個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)對(duì)本文的方法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)驗(yàn)證，本文提出的方法是可行的，并取得了較好的效果。

(3) 提出了以O(shè)SM路網(wǎng)為先驗(yàn)知識(shí)的ZY-3遙感影像道路提取方法。該方法主要是充分利用OSM的幾何和屬性(道路方向、距離、寬度等)信息，利用影像分割和SVM監(jiān)督分類的方法提取城市區(qū)域的主干道路。本文利用兩幅ZY-3遙感影像對(duì)本文提出的方法進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，本文提出的方法在城市道路提取方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。

(4) 以ZY-3遙感影像上檢測(cè)的道路為例，給出了結(jié)合OSM數(shù)據(jù)與ZY-3遙感影像的路網(wǎng)整體構(gòu)建的策略，并利用已有的數(shù)據(jù)對(duì)該策略進(jìn)行了解釋說(shuō)明。

Author：LIU Bo(1983—)，male，received his doctoral degree from Wuhan University on June 2016，majors in the conflation of spatial data

The Road Network Overall Construction Based on Volunteered Geographic Information and ZY-3 Remote Sensing Image

LIU Bo

East China Institute of Technology, Nanchang 330013, China

劉波.結(jié)合VGI數(shù)據(jù)與資源三號(hào)遙感影像的路網(wǎng)整體構(gòu)建[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2016,45(12)：1497.

10.11947/j.AGCS.2016.20160388. LIU Bo.The Road Network Overall Construction Based on Volunteered Geographic Information and ZY-3 Remote Sensing Image[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2016,45(12):1497. DOI:10.11947/j.AGCS.2016.20160388.

P208

D

1001-1595(2016)12-1497-01

國(guó)家自然科學(xué)基金(41201395)；流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測(cè)國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(WE2015011)

2016-08-12

劉波(1983—)，男，副教授，2016年6月畢業(yè)于武漢大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位(指導(dǎo)教師：吳華意、王艷東教授)，研究方向?yàn)槭噶颗c柵格數(shù)據(jù)整合。