高分辨率遥感影像中提取道路网方法文献综述

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1、高分辨率遥感影像中提取道路网方法综述 摘要：高分辨率遥感影像中道路网的提取是智能地物提取和分析的重要方面。 针对其特点，介绍了高分辨率遥感影像上道路网提取的基本思想和步骤，从提 取要素层次的角度对现有的道路网提取方法进行了分析和综述，并指出当前高 分辨率遥感影像道路网提取方法需要进一步解决的遮挡、地物特征类似、地物 复杂等问题。展望了未来利用高层次知识、图像融合技术、三维信息等高效提 取道路网的可行性。 关键词：高分辨率；遥感影像；道路网提取 1 1 引言引言 随着遥感技术的高速发展，遥感影像的地面分辨率越来越高，已达到亚米 级。高分遥感影像为地理信息系统的数据更新和应用提供了便利的条件，而如

2、 何快速、准确地从遥感影像中提取所需信息成为重要的研究方向。道路信息是 GIS的基础，因此从高分辨率遥感影像中提取道路网是研究的一个热点。由于高 分辨率遥感影像中地物类型众多，空间结构复杂，而道路更是受到路面上地 物、阴影及图像噪音的影响，所以从高分辨率遥感影像中提取道路网，一直都 是一项富有挑战性的工作，目前研究人员已经提出了多种道路网提取方法，得 到了一些重要的成果并有一定的适用范围。 高分辨遥感影像中提取道路网的方法综述 1 2 2 基本方法基本方法 2.12.1 道路网提取的基本定义道路网提取的基本定义 道路网指在一定区域内，由各种道路组成的相互联络、交织成网状分布的 道路系统。其中，

3、全部由各级公路组成的称为公路网，在城市范围内由各种道 路组成的称为城市道路网。道路网提取是指输入高分辨率遥感影像，利用计算 机通过一定的规则进行识别，从而提取道路网。现实中的道路通常有多种类 型，这使得道路网提取难以形成一种标准的方法。实际应用中，通常需要根据 道路类别选择合适的提取思路，因此，根据道路网的图像特性对其进行适当分 类，是提取方法研究中的必要环节。高分辨率遥感影像中，道路网的成像更加 清晰，道路上的分道线、交通管理线、车道线都可以较清晰的呈现在图像中， 高分辨率遥感影像中的道路可概括为两类： (1)主要道路。即主干道，特点是路面上有许多对相互平行的直线，如在主干道 路面上有许多分

4、道线、交通管理线、车道线，它们使得路面上灰度分布不均 匀。主要道路在高分辨率影像上一般呈具有一定的宽度的面状长条带。 (2)一般道路。主要指乡村道路和城市中的小街道，一般认为这种道路路面灰度 分布比较均匀，在高分辨率影像中呈细长的线或条带。 2.2 2.2 高分变率遥感影像中道路的基本特征高分变率遥感影像中道路的基本特征 在中低分辨率下道路主要表现为线状结构，提取道路网就是提取线形网络 结构的过程。而高分辨率遥感影像中道路的特征与中低分辨率影像中的道路有 明显不同，主要有以下种： (1)几何特征。在高分辨率遥感图中，道路具有一定的宽度和长度，其形状为一 个长而窄的矩形或条带形，道路具有一定的长

5、度，具有明显的方向性，其指向 高分辨遥感影像中提取道路网的方法综述 2 不会突然变化；具有缓慢的坡度变化。 (2)辐射特征。道路区域内部灰度较为均匀，梯度较小；道路与其相邻区域灰度 有一定差异；受道路两侧的树木、房屋的阴影、路面上的汽车等物体遮挡，道 路在影像上有断裂的情况。 (3)拓扑特征。道路不会独立存在，道路之间通常相互连接成网络。每一道路段 的两端只有两种情况，一种是与另一道路段相交，另一种是延伸到图像的边界 外。 (4)上下文特征。居民区中的道路一般邻接房屋，绿化带，广场通道；从高分辨 率遥感影像中提取道路网时，道路上的车辆、道路标示线以及道路两旁的行道 树是道路重要的上下文信息。

6、2.32.3 道路网提取的一般步骤道路网提取的一般步骤 针对道路网提取，已根据不同影像类型（航空和遥感影像）、不同比例 尺、不同区域的影像（城区和乡村区等）和不同道路类型（乡村路、街道、等 级公路和高速公路等）发展了不同的提取方法，道路网提取遵循Marr视觉理 论，按照Marr视觉理论 【1】，有学者将这些方法总结为个主要步骤【2】（图 ）： 对输入的影像预处理，包括图像增强、滤波、道路特征的增强； 进行低层次处理，利用二值化、边缘提取等方法在图像中提取各种要素，包括 点、线、面，提取出初始道路段； 进行中层次处理，利用有关道路的几何假 设对低层次处理的结果进行分析、选择、重组和综合； 进行高层次处理，利 用道路网模型以及与道路网有关的规则和知识提取道路网。 道路网提取的步骤:1、预处理（校正、滤波）2、低层次处理（二值化、灰 度、边缘、顶点、方向）3、中层次处理（特征选择、分析、综合等）4、高层 次处理（知识、智能、规则、学习、理解、识别等）5、道路网（标识、表示、 应用等） 高分辨遥感影像中提取道路网的方法综述 3 3 3 高分辨率遥感影像中道路网提取的研究