攝影(yǐng)測量與遙感影(yǐng)像的(de)變化(huà)檢測

　　1.研究背景和(hé)意義

　　就目前來(lái)看，遙感技術無論從應用(yòng)範圍還(hái)是效果上都已經取得(de)了(le)較大(dà)的(de)發展，尤其是對(duì)于一些大(dà)型規劃類工程建築項目來(lái)說，遙感技術通(tōng)過其特有的(de)非接觸式測量功能，對(duì)土地的(de)利用(yòng)和(hé)覆蓋情況有著(zhe)較爲準确的(de)信息反饋。這(zhè)使得(de)其被廣泛的(de)應用(yòng)于各種工程的(de)資料和(hé)信息搜集的(de)活動中。随著(zhe)遙感技術和(hé)衛星技術的(de)不斷發展，現代遙感技術在發展過程中也(yě)面臨著(zhe)一系列的(de)挑戰。尤其是自動化(huà)檢測分(fēn)析方面，如果不能更好的(de)配合攝影(yǐng)測量，将會嚴重的(de)影(yǐng)響遙感技術的(de)測量結果。并且随著(zhe)遙感技術的(de)應用(yòng)範圍越來(lái)越廣泛，已經從原先的(de)工程測量發展到農業調查、林(lín)業監測、城(chéng)市管理(lǐ)規劃等各個(gè)領域，并且開始有迹象發展到海洋和(hé)内陸水(shuǐ)體監測、濕地監測管理(lǐ)、自然災害監測以及軍事偵察和(hé)打擊效果評估等重大(dà)工程中，所以從應用(yòng)前景上看，遙感技術也(yě)應該進一步的(de)自我完善。

　　最初的(de)遙感影(yǐng)像變化(huà)監測技術由于受到當時(shí)的(de)設備和(hé)技術條件的(de)限制，通(tōng)常要在信息傳輸的(de)過程中通(tōng)過人(rén)工來(lái)完成翻譯内容，但是這(zhè)種人(rén)工翻譯不僅效率較低，準确率也(yě)得(de)不到保證，并且對(duì)于翻譯人(rén)員(yuán)的(de)專業素質的(de)要求非常之高(gāo)，所以其應用(yòng)效果并不理(lǐ)想。

　　2.變化(huà)檢測的(de)研究現狀

　　目前，在國際上對(duì)于遙感技術的(de)研究方面的(de)共同努力下(xià)，現代遙感技術已經可(kě)以提供全球性的(de)數據觀測了(le)，但是由于獲取的(de)數據較爲駁雜(zá)，所以，要想獲得(de)所需要的(de)專門性的(de)工程信息，還(hái)是要通(tōng)過一定的(de)技術對(duì)所得(de)信息進行處理(lǐ)，而變化(huà)監測技術就是這(zhè)樣一項技術。

　　一般來(lái)說，變化(huà)監測技術就是根據多(duō)次觀測來(lái)确定某一待測物(wù)體的(de)具體的(de)狀态，對(duì)于一些處理(lǐ)動态過程的(de)物(wù)體來(lái)說，變化(huà)監測就是一個(gè)其變化(huà)發展的(de)全過程的(de)實時(shí)記錄。而對(duì)于遙感技術來(lái)書(shū)，變化(huà)監測技術的(de)應用(yòng)不僅是指的(de)是以上内容，還(hái)包括這(zhè)樣幾個(gè)方面：首先，要能夠幫助判斷待測物(wù)體的(de)位置是否發生了(le)變化(huà)，即是否在監測的(de)過程中發生了(le)位移；其次，要能夠判斷待測物(wù)體的(de)發生變化(huà)的(de)位置區(qū)域；再次，要能夠根據物(wù)體的(de)變化(huà)的(de)具體情形來(lái)判斷物(wù)體的(de)變化(huà)性質；最後，要能夠根據物(wù)體的(de)變化(huà)參數判斷其時(shí)間和(hé)空間分(fēn)布模式。

　　在上述功能中，前兩項指的(de)是變化(huà)檢測的(de)最基本的(de)目标，也(yě)是其技術指标的(de)基本要求，後兩項的(de)具體應用(yòng)情況，要根據監測的(de)物(wù)體的(de)不同重新選擇和(hé)定義。

　　變化(huà)檢測存在的(de)困難:

　　雖然變化(huà)檢測的(de)基本方式和(hé)方法已經在遙感技術的(de)很多(duō)監測領域得(de)到了(le)落實和(hé)應用(yòng)，但是從某種程度上看，遙感影(yǐng)像的(de)變化(huà)監測的(de)技術還(hái)并不是十分(fēn)完善，還(hái)有很大(dà)的(de)發展空間。

　　2.1理(lǐ)論上的(de)欠缺

　　所謂理(lǐ)論上的(de)欠缺，就是指遙感影(yǐng)像變化(huà)檢測技術從目前來(lái)看，還(hái)沒有一個(gè)強有力的(de)技術理(lǐ)論體系，其衆多(duō)支撐技術也(yě)相對(duì)的(de)不夠完善。建立在這(zhè)種理(lǐ)論和(hé)技術基礎上的(de)遙感影(yǐng)像技術難免在應用(yòng)的(de)過程中，會産生各種各樣的(de)缺點，理(lǐ)論的(de)進一步完善是技術發展的(de)重要前提條件之一。

　　2.2變化(huà)檢測方法自身的(de)不足

　　所謂變化(huà)監測方法的(de)不足，就是指在具體的(de)操作過程中，對(duì)該技術的(de)應用(yòng)存在缺陷，一般來(lái)說，在使用(yòng)該技術對(duì)待監測的(de)物(wù)體進行位置判斷的(de)過程中，通(tōng)常會出現兩時(shí)相影(yǐng)像分(fēn)類錯誤的(de)狀況，這(zhè)種現象不僅嚴重的(de)影(yǐng)響了(le)監測結果的(de)精度，也(yě)給變化(huà)閩值的(de)确定帶來(lái)了(le)困難。同時(shí)，這(zhè)種方式在具體的(de)操作過程中，其監測結果業容易受到各方面的(de)因素的(de)影(yǐng)響，尤其是具體的(de)操作員(yuán)的(de)技術。

　　與此同時(shí)，一旦在測量的(de)過程中出現常多(duō)光(guāng)譜遙感影(yǐng)像的(de)測量需求，就目前的(de)變化(huà)檢測的(de)方式來(lái)看，并不能很好的(de)處理(lǐ)多(duō)個(gè)影(yǐng)響之間的(de)位置和(hé)順序關系，嚴重的(de)制約了(le)測量結果的(de)準确性。

　　2.3對(duì)數據質量要求嚴格

　　絕大(dà)多(duō)數變化(huà)檢測方法對(duì)數據的(de)統計分(fēn)布要求比較嚴格，方法實施的(de)時(shí)候需要事先知道數據的(de)統計分(fēn)布模型如高(gāo)斯分(fēn)布等。同時(shí)，大(dà)多(duō)數變化(huà)檢測方法對(duì)輸入影(yǐng)像之間的(de)輻射度差别、噪聲等因素的(de)影(yǐng)響比較敏感，對(duì)數據預處理(lǐ)的(de)要求較高(gāo)。

　　2.4适用(yòng)數據源有限

　　傳統變化(huà)檢測方法通(tōng)常要求不同時(shí)相的(de)兩幅影(yǐng)像來(lái)自同一傳感器，而對(duì)于來(lái)自于不同傳感器的(de)影(yǐng)像，如一個(gè)時(shí)相爲MSS，另一時(shí)相來(lái)自TM或者SPOT，除了(le)分(fēn)類後比較法以外就基本上無能爲力了(le)。同時(shí)，現有的(de)方法絕大(dà)多(duō)數都是針對(duì)光(guāng)學遙感影(yǐng)像設計的(de)，直接應用(yòng)于諸如雷達影(yǐng)像等新型傳感器獲取的(de)遙感數據通(tōng)常比較困難。

　　針對(duì)上述問題，在總結歸納現有變化(huà)檢測方法的(de)基礎上，針對(duì)中分(fēn)辨率星載多(duō)光(guāng)譜遙感影(yǐng)像變化(huà)檢測的(de)特點和(hé)要求，引入一些新的(de)數學模型和(hé)分(fēn)析方法，重點解決時(shí)相間變化(huà)信息 自動高(gāo)效提取的(de)問題，在一定程度上克服現有方法存在的(de)缺陷，力求提高(gāo)變化(huà)檢測的(de)精度和(hé)效率。

　　3.變化(huà)檢測研究内容

　　變化(huà)檢測的(de)理(lǐ)論和(hé)技術方法主要由數據選取和(hé)預處理(lǐ)、變化(huà)檢測、檢測結果精度評估三大(dà)部分(fēn)組成。數據選取和(hé)預處理(lǐ)包括了(le)遙感影(yǐng)像及輔助數據的(de)選擇獲取，多(duō)時(shí)相影(yǐng)像數據的(de)幾何配準和(hé)輻射校正等，變化(huà)檢測就是選用(yòng)行之有效的(de)方法手段從影(yǐng)像中提取變化(huà)信息，檢測結果精度評估是指采用(yòng)定量指标評價變化(huà)檢測結果的(de)精度水(shuǐ)平。如前所述，變化(huà)檢測方法可(kě)歸結爲分(fēn)類後 比較和(hé)直接比較像元光(guāng)譜兩大(dà)類，其中後者是目前實際應用(yòng)中常用(yòng)的(de)方法和(hé)技術路線。

　　3.1從多(duō)時(shí)相多(duō)光(guāng)譜遙感影(yǐng)像構造差異影(yǐng)像

　　多(duō)時(shí)相多(duō)光(guāng)譜遙感影(yǐng)像包含多(duō)個(gè)光(guāng)譜通(tōng)道，通(tōng)道數太多(duō)對(duì)于變化(huà)分(fēn)析解譯會帶來(lái)較大(dà)的(de)困難，同時(shí)各通(tōng)道上均包含了(le)部分(fēn)變化(huà)信息，這(zhè)些信息之間存在著(zhe)一定程度的(de)相關和(hé)冗餘，也(yě)會影(yǐng)響到變化(huà)分(fēn)析的(de)效率。要全面地檢測不同時(shí)相之間發生的(de)變化(huà)，就必須首先将這(zhè)些變化(huà)信息通(tōng)過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(de)差異影(yǐng)像。

　　針對(duì)光(guāng)譜通(tōng)道間的(de)相關性對(duì)多(duō)光(guāng)譜遙感影(yǐng)像變化(huà)檢測存在影(yǐng)響的(de)問題，引入多(duō)元統計中的(de)典型相關分(fēn)析方法，應用(yòng)基于典型相關分(fēn)析的(de)多(duō)元變化(huà)檢測方法（MAD），實現最大(dà)限度地消除各光(guāng)譜通(tōng)道之間的(de)相關性，以便有效地集中和(hé)突出不同時(shí)相之間的(de)差異信息。

　　3.2從差異影(yǐng)像中提取變化(huà)區(qū)域

　　對(duì)于變化(huà)檢測而言，僅僅構造出兩時(shí)相之間的(de)差異影(yǐng)像是不夠的(de)，還(hái)需要從差異影(yǐng)像中将發生了(le)變化(huà)的(de)區(qū)域鑒别提取出來(lái)。傳統方法是根據經驗，通(tōng)過人(rén)工或半 自動地選定變化(huà)閩值來(lái)提取變化(huà)區(qū)域的(de)，這(zhè)樣做(zuò)通(tōng)常效率不高(gāo)，可(kě)靠性也(yě)難以保證，因此急需尋求能夠自動确定變化(huà)閩值的(de)方法。變化(huà)區(qū)域提取方法在應用(yòng)于光(guāng)學影(yǐng)像變化(huà)檢測時(shí)，利用(yòng)了(le)差異影(yǐng)像中各類像元服從高(gāo)斯密度分(fēn)布這(zhè)一基本假設。

　　由于對(duì)多(duō)時(shí)相的(de)單通(tōng)道SAR影(yǐng)像采用(yòng)比值對(duì)數拉伸所構造的(de)差異影(yǐng)像中的(de)各類像元也(yě)近似服從高(gāo)斯分(fēn)布，這(zhè)些方法同樣可(kě)以應用(yòng)到了(le)SAR影(yǐng)像變化(huà)檢測研究中，其變化(huà)檢測也(yě)是适用(yòng)和(hé)有效的(de)。

　　4.結論

　　綜上所述，随著(zhe)遙感技術已經越來(lái)越廣泛的(de)被應用(yòng)于工程測量和(hé)生産建設的(de)各個(gè)領域中，遙感技術中的(de)各種具體技術的(de)控制也(yě)引起了(le)有關部門的(de)重視。

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