基于GF-7卫星提取道路的自动制图综合研究.pdf
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1、第25卷第1期2023年3月测绘技术装备Geo ma tic s Tec h n o l o gy a n d Eq u ipmen tVa D 25 Na.1Ma e.2023基于G F-7卫星提取道路的自动制图综合研究祁 瑞祁 瑞,冉隆思冉隆思,任常青任常青,李 若李 若(自然资源部第一航测遥感院,陕西西安710054)摘要:应用高分七号(以下简称GF-7)卫星解决我国1:10 000比例尺更新周期长的问题,是当前 亟需研究的课题。本文以基于GF-7卫星提取的道路数据为基础,设计并实现了道路提取数据自 动制图综合的模块和功能,对提升我国基础地理信息建设能力和1:10 000地理信息更新效率
2、具有 积极的作用。关键词:数据分析;GF-7卫星;数据提取;制图综合中图分类号:P231.5DOI:10.20006/j.c n k i.61-1363/P.2023.01.015Aut omat ic c art ographic geeeral izat ion of road ext rac t ion basee on GF-7 sat el l it eQI Ru i,RAN Longsi,REN Ch angq ing,LI Ru o(Th c Fir st In stitu te o f Ph o Io mmmetm a n d Remo te Sen sin g o f th
3、e Min isto o f Na tu r a l Reso u r c es,Xia n,Sh a a n x i 710054,Ch in a)Abst rac t:Ho w to u se GF-7 sa tel l ite to so l v e th e pr o bl em o f th e l o n g u pd a te peo o d o f 1:10,000 sc a l e is a n u r a en t r esea r c h ta sk.Th is pa per d esign s a n d impVmv ts th e mo d u Ds a n d f
4、u n c tio n s o f a u to ma ticc a mo gr a ph ic syn th esis o f r o a d ex tr a c tio n d a ta ba sed o n th e r o a d d a ta ex tr a c ted fr o m GF-7,wh ic h pl a ys a po sitiv e r o l e in impr o v in g Ch in a s ba sic geo gr a ph ic in fo r ma tio n c o n str u c tio n c a pa bil ity a n d 1:1
5、0,000 geo gr a ph ic in fo r ma tio n u pd a tin g eXic ien c o.Keywords:d a ta a n a l ysis;GF-7 sa tel l ite;d a ta ex tr a c tio n;c a r Ia mph m gen er a l iza tio n1引言当前,我国大比例尺基础地理信息数据存在覆 盖范围偏小,更新周期比较长的问题(1。传统的更 新方式耗时、耗力,已逐渐成为制约基础测绘项目的 主要因素(2-4打2020年8月20日,高分七号卫星 正式投入使用,意味着我国将改变地理信息产业上 游的高分辨率立体遥
6、感影像市场大量依赖外国卫星 的现状,开启自主大比例尺航天测绘新时代56O 根据GF-7卫星的成像特点(78,并基于1:10 000 比例尺基础地理信息获取的实际需求,本文研究了 利用GF-7卫星的要素提取,要素自动和半自动制 图综合、快速制图等关键技术,为推动我国1:10 000 基础地理信息建设的发展,提高我国基础测绘项目 的更新效率(1提供思路。当前,道路自动提取技术已相对成熟,但提取结 果存在一些问题与不足,不能满足1:0 000基础 地理信息地形要素数据规范(以下简称1:0 000 数据规范)的要求。本文通过对提取道路数据的 分析,并对比1:10 000数据规范对道路要素的规 定,确定
7、了其存在的主要问题,并对道路的自动制图 综合进行了研究。2自动提取道路数据分析本文采用某公司提供的智能提取软彳基于 GF 7 影像,对 路信息 行提取,路的自动提取成果。通过对自动提取所得道路矢量数据 的分析及其与1:10 000数据规范中对道路相关 收稿日期收稿日期:2021-06-06第一作者简介第一作者简介:祁瑞,工程师,主要从事航测遥感方向的工作第1期祁瑞,等:基于GF-7卫星提取道路的自动制图综合研究75规定的对比分析,发现提取的道路数据主要存在以题:1)提取的道路数据边界呈现锯齿状。卫星影像 是基于像素单元的栅格影像,机自动提取所依据的则是影像的颜色、纹理等通过像元 的解译标志,因
8、此提取的数据受像元形状的,“,“状”。”。但在地理信息数据中,道路面状数据多为平行或,其两端多呈现为直角,1所示%图图1 1Z0 000道路面状数据道路面状数据Fig.1 Sc hemat ic diagram of 1:10,000 road surfac e dat a2)提取的道路数据存在较多拓扑错误。提取 的道路数据存在 理面分割、面裂隙等拓扑错误,道路内部还存在一些面积较小的面空洞,如图2所 示。此外,由于道路面上存在车辆、及行 等 地物,道路提取时,小面积地物并未提取 路 面,从形成较多小面积 3)提取的道路数据全部为面状数据根据1:10 000数据规范,道路宽度未达到所属级别(国
9、道、乡 等)规定的指 度指标时,仅在上表示其中心线;道路宽度超过所属级别规:度时,除在 上 其中心线外,还应在图上 例尺 其路面。目前提取的数据均为面状数据,缺4)提取的道路数据无属性。提取的道路数据 无道路级别、名称、车数及1:10 000数据规范 所规定应 的其他,1所示 3道路制图综合自动化研究针对道路自动提取数据存在的问题,本文对道 路 自动化过程所需模块和功能进行了设,块 流程 3所 表表1国道、省道及县道中心线要素规定属性国道、省道及县道中心线要素规定属性Tab.1 At t nbut es of c ent er l ine el ement s of nat ional,pro
10、vinc ial and c ount y roads称GB属性数据国道420101GB、RN、NAME、RTEG、M ATRL、SDTF、WIDTH、LANELRDL省道420201GB、RN、NAME、RTEG、M ATRL、SDTF、WIDTH、LANELRDL县道420301GB、RN、NAME、RTEG、M ATRL、SDTF、WIDTH、LANELRDL图图3道路自动制图综合模块设计流程道路自动制图综合模块设计流程Fig.3 Fl ow c hart of aut omat ic road c art ographic general izat ion modul r76测绘技术装
11、备第25卷3.1道路面预处理道路面预处理处理是后期综合的基础,道路面预处理过程 如下:首先,对道路面内部存在的 拓扑错误进行修正;然后,合并 理面分割,消除面,并对面部的小面积 行填充。图2的面 区域经处理后的结果 4所示%图4面拓扑错误处理结果Fig.4 ResUt s from surfac e t opol ogic al errors proc essing3.2道路面化简道路面化简自动提取的道路面经过去锯齿光滑处理后,面 边 形状依旧不理想,存在同一路段宽度、边缘 理折角等 通常 路的宽度是统 一的,其边线为平行线,终点处多为 受像素及提取精度等多种因素影响,提取结果中同一路段不 同
12、 路面的宽度 小的,道路边 平 行,且道路终点处非,形效果 因此,需要针对道路面的特点,利用道路面化简算法对 其进行处理,使之符合-1:10 000数据规范中对道 路面的图形 要求道路面化简步骤:1)设置路段最小长度小于或等于最小路段 长度的道路面应删除由于 结果中存在一小、孤立、无义的路段,因此先将长度小于 100 m的孤立道路面删除%2)设置路段合并阈差值。相邻两路段宽度差值百分比小于或等于路段合并阈差的给定值时,将 两路段宽度处理为同 度值由于路通常是等宽的,而提取的道路结果中,道路各段之间存在微小 的,对,路段 并阈,使邻宽度 小的路段宽度。本文经 试验,将路段合并阈 为35%3)面
13、化简提取道路面中存在部分错误的,需要对 错误的 行 处理%面化简主要从 点的 阈值 度阈值两个数进行 阈值是指中间 点距离两邻节点连线的垂高距离阈值,宽度阈值是指两节点 之间的 离与中间 点相邻的两节点之间的直线距离经 试验,在 阈值为l m,宽度阈值为3 m时,面 化简效果最好(10-11%4)度处理。道路面通常为矩形或环形,两边保持平行,而提取的数据其边界多为,为达到1:10 000数据规范中 路图形 的要求,需要 对道路面进行角度处理(12)%通 的角度阈值,当角度在 阈值、0 或时,修正 度为、0 或%3.3道路中心 成道路中心 成提取所 路数据均为面状数据,因此需要基于道路面生成道路
14、面中心线道路面中心线的提取主要包括以下步骤:1)出 将提取中心 储在指定,LRDL%2)设置骨架线阈值删除小于或等于骨架线 阈值的孤立中心%当提取的 路面中心 小于 100 m时,予以删除,同时删 成该中心线的原始 道路面经 路面化简后的道路,其 效果明显提升,处理前后对 5所示%图5道路面化简处理前(左)及处理后(右)对比Fig.5 Comparison of road surfac c before(l eft)and aft er(right)simpl iCc at ion proc essing第1期祁瑞,等:基于GF-7卫星提取道路的自动制图综合研究773)压 离。道路通常,不然出
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