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人类正逐步迈入信息社会,信息化已成为社会的主要特征,成为经济快速发展的动力之一。城市是人口、资源、环境和社会经济要素高度密集的综合体。城市的发展变化和城市化过程不仅表现在人口的增加、经济的发展和功能的变化,而且更表现在城市空间结构的变化,这种变化需要我们长期、及时地进行监测与更新。因此,如何简单、快速、富有成效的获取城市土地利用变化信息就成为我们应该关注和研究的课题。而传统的测绘技术和信息更新方法己难以满足现代城市地图快速更新的要求。
城市建设飞速发展,城市面貌变化迅速,使得城市土地利用呈现出变化快、周期短的特点。同时,城市的快速发展也引发了许多严重的问题,人口众多、城市用地紧张、绿地减少、水资源与能源短缺、交通不畅等等。为了保证城市的可持续发展,就必须及时收集城市土地利用方面的基础资料与信息,通过对城市地图的更新,快速获取城市土地利用的变化情况以及城市的扩展与变迁,从而正确评价城市土地利用现状,正确指导城市土地的合理利用。
遥感技术是在20世纪30年代航空摄影与制图的基础上,伴随电子计算机技术、空间及环境科学的进步,于60年代兴起的一门综合性信息科学与技术,是对地观测的一种先进技术手段,使用遥感技术具有快速、准确、周期性、宏观性和实时获取环境资源状况及其变化数据迅速的优势,同时数据分析系统和地理信息系统又具有多种数据的综合处理能力,因此以遥感手段作为城市规划部门调查和监测城市发展变化的主要手段具有重要的意义。而城市地图的更新与应用同时还是数字城市建设的重要环节,是城市基础空问数据库和城市GIS的重要组成部分.同时,最新的高分辨率卫星遥感数据还具有多波段、多时相的特点,能快速、真实地提供丰富的城市空间信息,更是成为了数字城市战略构架中不可缺少的重要技术手段。遥感技术,不仅适用于城市土地利用现状及变迁的动态监测,也是加强土地利用管理工作强有力的工具:丰富的遥感信息,能够作为地理信息系统的可靠信息源,RS与GIS的结合可以清晰地反映出城市土地利用的变化规律。同时,对城市地图的更新的结果还可以为城市地理信息系统提供周期性的实时宏观数据,可以更快捷、直观、动态地显示和分析多时期城市发展的空间信息。
而建立土地利用遥感动态监测数据库系统,能为国土资源相关部门管理和分析土地监测数据提供研究平台与方法,我们在充分研究土地监测技术流程、数据特点、土地部门对数据的管理和分析需求等的基础上,利用GIS和空间数据库技术,初步设计了土地利用遥感动态监测数据库系统,利用该系统能对土地利用监测数据进行有效的管理和应用,保证监测成果能更有效的应用于日常的土地管理和规划中,成为国土资源管理提供信息服务与辅助决策的工具。
本论文就是基于此现实背景下,对利用高分辨率卫星影像快速、动态更新城市地形图所能达到的精度指标、方法、技术流程等进行了研究。并前沿性的分析了影像地图与纸质地图的异同之处,为发展我国的影像数据库做了理论研究。
本文的研究内容,主要是针对城市地图更新,包括了以下几方面的内容:
首先是地图更新技术理论体系方面的研究,包括高分辨率卫星影像的空间配准、几何纠正、正射纠正等卫星影像处理方面的内容,以及为了提高地物空间分辨率,目视解译精度等的图象增强、影像融合等技术。
其次,是关于利用影像更新城市地图的技术流程方面的内容,针对某市的 QuickBird高分辨遥感影像,实现了对居民地地物、交通网络、植被覆盖、水系网络等城市地图的主要要素的数据更新。进而提出了一整套的基于QuickBird 高分辨遥感影像更新城市地图的技术流程和方法。
另外,本文还提出了建立土地利用动态遥感监测数据库系统等的构想,为提高数据的管理和开发水平,促进信息、资料、成果共享,实现资源管理信息化提供了一个科学的思路。
但是,由于多种因素与条件所限,论文所做的工作在利用高分辨率卫星影像快速更新城市地图方面,只是在更新的理论与流程方面进行了初步的探索,还存在需要深入研究和改进完善的地方:①地形起伏大(特别是山区)的大范围高分辨率卫星影像正射纠正的研究。②为了进一步提高影像存取和浏览的速度,需要做影像数据压缩方面的研究。③地形图更新的半自动化、自动化实现研究。④现在的空间数据库系统仍然停留在空间数据库的建立与管理的基础上,缺乏信息处理与启发推理的能力,决策支持功能比较薄弱。