基于資源三號衛(wèi)星影像的高鐵安全控制區(qū)建筑用地信息提取研究.pdf

1、近年來，國家基礎設施建設飛速發(fā)展，高速鐵路在全國范圍內的覆蓋率也隨之逐年攀升。隨著高速鐵路建設在全國范圍內的快速蔓延，鐵路安全運營管理等后續(xù)問題也接踵而來。超高的運行速度同時帶來了一系列潛在的安全隱患。其中，高速鐵路沿線安全紅線范圍內的生產經營建設行為，一直是安全運營管理中的核心部分。根據國務院令第430號公布的《打擊高速鐵路沿線違法生產經營建設行為》專項行動通知的最新情況顯示，目前鐵路沿線安全紅線控制區(qū)內存在的建設行為主要有搭建違章建

2、筑物、取土挖砂、堆放物品阻礙視線以及從事采礦爆破等危險作業(yè)等等。眾多安全隱患因素逐漸對事故的產生埋下伏筆，也對百姓的生命安全構成了嚴重的威脅。因此，如何運用科學的技術手段，全面開展高鐵安全控制區(qū)內的建設用地監(jiān)測工作，已經成為了迫在眉睫的問題。
　　 傳統(tǒng)的城市違建用地監(jiān)測手段主要是依靠人力進行實地踏勘，耗時耗力且監(jiān)測結果現勢性極差。采用遙感技術進行違建監(jiān)測方法的提出，使得執(zhí)法工作在信息采集、自動化判別等方面有了一定程度的改善與提

3、高。但大量實驗證明，基于像元方式的傳統(tǒng)遙感地物提取技術存在著不可逾越的技術短板。例如，提取結果存在大量無實際分類意義的“椒鹽”噪聲斑點，封閉區(qū)域內部出現光譜高亮點“孔洞”效應等等。而且，長久以來，基于遙感技術的城市違建執(zhí)法工作大多依賴于購買國外的衛(wèi)星遙感數據，對于違建監(jiān)測這類影像需求量大、覆蓋面廣的執(zhí)法工作，經濟成本十分高昂。
　　 研究采用我國自主研發(fā)的資源三號(ZY-3)測繪衛(wèi)星的數據為影像基礎，結合研究的主體目標和實際情況

4、，選取了“石武”高鐵沿線鄭州至新鄉(xiāng)市路段2010-2012年拍攝的3景ZY-3原始影像作為研究區(qū)域。以面向對象地物提取技術為依托，構建地物提取等級網絡體系，建立農村居民地、城郊工業(yè)用地、城市居民地三類典型建筑用地類型的提取規(guī)則模型。利用數學形態(tài)學中的膨脹、腐蝕原理，構建開運算、閉運算循環(huán)，對建筑用地提取結果實現邊緣的規(guī)則化處理。隨后，將棋盤分割技術與傳統(tǒng)的DISTANCETO測距算子相結合，得到改良的新型測距算子，逐像元點地測算建筑用地

5、對象內部各點到高鐵中心線的距離。最終，根據國家法律文件的規(guī)定，提取出高鐵安全紅線控制區(qū)域內不同安全隱患等級的建筑用地信息。實現對安全紅線控制區(qū)內建筑用地的準確地理定位與面積統(tǒng)計。
　　 通過研究，得到以下結論:
　　 (1)資源三號衛(wèi)星所獲取的6m分辨率多光譜影像，能夠很好地與國家“鐵路打非”文件中所要求的監(jiān)測尺度相匹配。利用資源三號衛(wèi)星影像進行違建執(zhí)法，可以實現對高鐵沿線大范圍、長距離的宏觀監(jiān)測，具有很強的現實意義。<

6、br>　　 (2)通過面向對象技術中的同質性多尺度分割，很好地避免了基于像元地物提取技術中所常見的“椒鹽”、“孔洞”等問題。針對目標地物的不同情況，設置適合該種地物類型的分割參數，形成具有多種分割尺度的地物提取等級網絡體系，為后續(xù)地物提取引入了幾何、空間、邏輯判定等對象級的特征信息，豐富了地物提取判定規(guī)則。
　　 (3)針對高鐵沿線的農村居民用地、城郊工業(yè)用地、城市居民用地三種典型建筑用地類型，以面向對象地物提取技術為依托，構

7、建了相應的建筑用地提取規(guī)則模型。采用模糊成員函數分類器的判定方式，對沿線的建筑用地對象進行準確的隸屬度識別與地物類型賦值，得到純凈的建筑用地對象范圍。
　　 (4)利用數學形態(tài)學中的膨脹、腐蝕運算原理，構建開、閉運算循環(huán)，對已提取出的建筑用地對象進行邊緣規(guī)則化處理，平滑了地物對象邊緣的鋸齒化效應，消除由于多尺度切割所造成的地物對象邊緣粘連和完整對象內部斷裂等現象。規(guī)則化處理后的提取結果更加準確和優(yōu)化，更加貼合真實情況。最終，得到