고해상도 원격 탐사 영상을 이용한 토지 이용 데이터베이스 구축

(허난성 국토자원청 정보센터 정주 4500 16)

요약: 현재 국가 및 성급 국토자원 관리의 토지 이용 현황 데이터에 대한 수요에 대해 고해상도 원격 감지 영상 처리, 원격 감지 영상을 기반으로 한 토지 이용 정보 추출, 데이터베이스 건설 등에 유익한 시도를 했습니다. 국토자원 관리를 위한 빠르고 정확한 토지 이용 정보를 제공하고 토지 자원 관리를 위한 기본 정보 서비스 및 보조 의사 결정 도구를 제공합니다.

키워드: 고해상도 원격 감지 이미지 토지 이용 데이터베이스

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중국은 인구가 많고, 토지자원이 적으며, 경지자원이 부족하다. 현재 산업화, 도시화, 급속한 발전기에 접어들면서 경작지 보호와 건설지 수요 사이의 갈등이 더욱 두드러지고 있다. 기술적 우위를 발휘하고 적시에 토지 이용 현황을 파악하는 것은 레이아웃을 통제하고 경제 지렛대를 조절하는 효율성과 관련이 있다. 허난성 () 은 중국 남북의 경계에 위치하여 평원, 구릉, 산지의 세 가지 지형이 있다. 이 글은 프랑스 SPOT 5 위성 영상 데이터를 이용해 허난성에서 원격감지영상정보를 기반으로 한 토지이용데이터베이스 건설 파일럿을 실시해 국가와 성급 국토자원 관리에 필요한 토지이용상황을 빠르게 확보했다.

1 파일럿 지역 기본 상황 및 원격 감지 이미지 데이터 소스

허난성은 황하 중하류에 위치하여 면적16 만 7 천 제곱 킬로미터에 위치해 있는데, 그 중 산지 구릉은 7 만 4 천 제곱 킬로미터, 평원 분지는 9 만 3 천 제곱 킬로미터이다. 하남 성을 포괄하는 해상도가 2.5 m 인 프랑스 SPOT 5 데이터 소스를 사용하여 데이터 수집 시간은 2005-2007 년입니다. 데이터 * * * 총 79 개의 장면으로 데이터 품질이 우수하여 일반적인 이미지 분류 요구 사항을 충족합니다. 그러나 영상 수신 시간이 길어 봄과 가을 두 시즌에 집중돼 허난성의 사계절 특징이 뚜렷하여 전성을 뒤덮은 영상에는 뚜렷한 색차가 있다.

2 원격 감지 이미지 데이터 처리

단색 및 다중 스펙트럼 데이터 동기화 수신으로, 해당 그래프는 기하학적 연관성이 우수합니다. 이미지 처리는 등록, 융합, 보정 순서를 사용하며 주로 이미지 등록, 융합, 직교 보정, 접합 및 절단을 포함합니다.

2. 1 이미지 등록

이미지 등록은 ERDAS 소프트웨어의 상대 등록 방법을 사용하며, 멀티스펙트럼 데이터는 XS2 (빨간색), XS3 (녹색), XS 1 (파란색) 밴드 조합, 리샘플링은 쌍선형 보간법, 장면을 등록 단위로 사용하여 SPOT 를 사용합니다. 수신측의 개별 시각이 크고 지형이 기복이 많은 영역에 대해 제어점의 수집 밀도를 높입니다.

2.2 이미지 융합

곱변환 융합법과 ANDORRE 융합법을 이용하여 전색과 멀티스펙트럼 공간 해상도 데이터를 합성하다. 융합 후 히스토그램, USM 선명 효과, 색상 균형, 색도 채도 조정 및 대비 향상을 조정하여 이미지의 시각적 효과를 향상시키고 전체 이미지의 색상을 사실적이고 균일하며 선명하게 하며 텍스처와 같은 주제 정보를 향상시킵니다.

2.3 이미지 직교 보정

이미지 직교 보정은 ERDAS 소프트웨어의 LPS 직교 보정 모듈을 사용하여 SPOT 5 물리적 모델을 사용하여 장면 이미지 전체에 균일하게 분포된 25 개의 이미지 제어점을 수집합니다. 인접한 장면의 겹치는 영역에는 두 개 이상의 공통 이미지 제어점이 있습니다. 정사수정은 실측 이미지 제어점과1:50000DEM 을 기준으로 데이터를 장면 단위로 정사정정합니다.

2.4 이미지 모자이크

이미지 모자이크는 작업 영역 단위로, 장면과 장면 사이의 매치 라인은 선 모양 오브젝트 또는 반점 경계와 같은 뚜렷한 경계를 선택하고 구름, 안개 등 상대적으로 품질이 낮은 영역을 피해야 합니다. 이렇게 하면 접합된 이미지 색상이 자연스럽고 균열, 흐림, 고스트가 발생하지 않습니다.

2.5 디지털 정사영 영상지도 제작

디지털 정사영상 (DOM) 은 Image Info 도구를 이용하여 만들어졌으며1:1만 표준에 따라 잘라서 전체 현급 행정 구역을 포괄한다. "고해상도 이미지 데이터 처리 및 데이터베이스 구축 기술 요구 사항" 에 따라 MapGIS 를 사용하여 뷰 프레임을 자릅니다.

원격 탐사 영상을 이용한 토지 이용 정보 추출

3. 1 허난성의 토지 이용 원격 탐사 정보 분류

이 글은 허난성 토지 이용의 특징을 결합해 하남 전 성에 적용되는' 원격감지에 기반한 토지 이용 분류' 를 제정했다. 토지 이용 유형은 세 가지 1 차 클래스, 10 2 차 클래스, 5 개의 3 차 클래스로 나뉩니다. 분류 및 대응 의미는 표 1 에 나와 있습니다.

표 1 원격 감지에 기반한 허난성의 토지 이용 원격 감지 정보 분류

3.2 토지 이용 정보 추출

현급 행정구역 단위로 정사영상도에 향급 이상 행정구역 경계를 중첩해 샘플 영상정보를 결합하고 기존 토지이용 데이터베이스와 토지이용 상세 조사 데이터를 참고해 토지이용 현황 정보를 시각적으로 해석하며 원격감 해석 로고를 건립한다. 원격 감지 이미지 해석 로고의 설립은 다른 사람의 판독의 차이를 좁히고 판독의 정확성을 높이는 데 도움이 된다. 이 문서에 사용된 SPOT 5 원격 감지 이미지는 지면 해상도가 높기 때문에 대부분의 그림이 직관적이고 해석하기 쉽습니다. 일반적인 클래스 사진은 1 과 같습니다.

그림 1 은 전형적인 수업 사진이다.

이 글에서 사용하는 데이터 소스는 대부분 춘하 상이므로 식물은 일반적으로 녹색이다. 경작지는 대부분 녹색이거나 연한 녹색이다. 바닷물은 진한 파란색 또는 검은 색입니다. 주거 지역은 보통 흑회색과 회백색이다. 농촌 거주지는 규칙적이거나 불규칙한 녹색과 회색, 흰색이다. 철도와 도로는 대부분 짙은 회색이나 연한 회색이다.

지면 오브젝트의 세부 색조는 일반적으로 규칙적인 텍스처를 나타냅니다. 플라스틱 박막육묘, 채소하우스, 가축양식장은 대부분 가로줄이지만 정원은 비교적 규칙적이다. 숲대와 정원의 북쪽이나 서쪽에는 그림자가 있고 경작지에는 그림자가 없다. 또한 특정 토지 유형이 특정 위치에 자주 나타난다는 사실에 따라 색조와 텍스처가 비슷한 토지 유형을 구분할 수 있습니다. 웅덩이가 농촌 거주지와 강 근처에서 많이 볼 수 있다면, 공광지는 도로와 철도 양쪽에 많이 분포되어 있다.

4. 원격 탐사 영상 정보에 기반한 토지 이용 데이터베이스 구축

원격감지영상정보토지이용데이터베이스건설을 기초로 현 (시, 구) 단위로 허난성의 실제와 결합해 고해상도 원격감지영상데이터처리와 데이터베이스건설기술요구 사항, 그리고 원격감지영상1:10000 을 기반으로 한 성급 토지이용데이터베이스기준을 마련했다. 표준은 데이터베이스 구축 요구를 충족하는 원격 감지 이미지를 기반으로 한 토지 분류, 파일 명명 규칙, 데이터 계층화 및 속성 데이터 구조를 정의합니다. 데이터 데이터베이스는 필요에 따라 벡터 데이터를 현급 행정 구역, 지류 반점, 선형 피쳐, 행정 경계, 지면 조정점, 지류 경계, 주석, 샘플 반점 블록 선, 일관되지 않은 패치 선 등의 데이터 도면층으로 설정합니다. , 표준에 따라 속성 내용을 계층별로 입력하여 카운티 원격 감지 영상 정보를 기반으로 한 토지 이용 데이터베이스를 구축합니다.

4. 1 다중 데이터 구성

이미 건설된 정사영상 데이터를 겹쳐 놓은 토지 이용 데이터베이스를 이용하여 데이터베이스의 토지 유형 속성 데이터를 참조하고, 원격 감지 데이터의 스펙트럼과 공간 특징에 따라 인간-컴퓨터 상호 작용을 통해 토지 이용 현황 정보를 수집한다. 토지 이용 데이터베이스가 아직 설정되지 않은 지역의 경우, 수집된 토지 이용 현황을 스캔, 수정, 투영 변환 및 정사영상과 중첩하여 토지 이용 현황 정보를 추출하는 데 도움을 줍니다.

4.2 데이터 수집

(1) 기존 토지 현황 데이터베이스의 행정 구역 경계에 DOM 이미지가 중첩되어 이미지를 기준으로 행정 구역 경계를 수정했습니다.

(2) 상투점의 최소 면적: 경작지와 농촌 거주지는 3 mm×3 mm 이고, 다른 토지 유형은 3 mm×5 mm 입니다.

(3) 선형 그림: 철도, 도로, 강 등. 폭이 30 미터 미만인 이미지 윤곽 중심선을 따라 그려집니다. 폭이 30 미터보다 크거나 같은 것은 플라크로 간주됩니다. 선형 피쳐의 폭이 20% 를 넘으면 세그먼트화에 레이블이 지정됩니다.

(4) 강: 강 폭이 일정한 수위선의 수면 폭으로, 원시 토지 이용 데이터베이스 데이터나 정사영상이 우선한다.

(5) 도로 벨트: 도로 양쪽의 폭이 30 m 이상인 벨트로 실제 폭으로 그려집니다. 도로의 폭이 30 m 미만이고 한면 벨트의 폭이 30 m 보다 크면 도로는 선형 피쳐로 치수가 기입되고 벨트는 실제 폭으로 그려집니다.

4.3 데이터 계층화

"원격 감지 이미지를 기반으로 한 지방 토지 이용 데이터베이스 표준1:1만" 분류 명명 규칙에 따라 벡터 데이터를 각각 현급 행정구, 지류 반점, 선형 피쳐, 행정 경계, 지면 제어점, 지류 경계, 주석으로 설정합니다.

4.4 데이터 사전 작성

국가 민정 부문 행정코드 표준 중 성, 성급, 현급 행정구역 행정코드 길이는 2 위, 향진, 행정촌급 행정구역 코드는 3 위다. MapGIS 소프트웨어에서 현급 행정구와 시급 행정구를 합병하여 통칭하여' 현급 행정구' 라고 부른다. 이에 따라 성급 행정코드는 2 위, 현급 행정코드는 4 위, 향진 행정코드는 3 위다.

4.5 통합 차트를 생성합니다.

측지 좌표를 기준으로 연결된 다이어그램을 색인화하고, 각 뷰 프레임의 제목, 그림 번호, 위도 및 경도와 같은 정보를 기록하는 것은 표준 도면을 내보내는 기초입니다.

4.6 항목 생성

현급 행정 구역 단위로 편집된 행정 구역, 행정 구역 경계, 지도류, 선형 피쳐, 대지 경계, 주석, 이미지, DEM 등의 문서를 수집하여 토지 이용 정보 관리 데이터베이스를 구축합니다.

5 원격 탐사 영상 정보에 기초한 토지 이용 분류 구역의 비교 분석

이미지 기반 토지 이용 분류 영역을 원본 토지 이용 데이터베이스 영역과 비교하여 이미지 기반 토지 유형 정보 추출의 정확성을 검증합니다. 동부 평원 두 현, 구릉 지역 두 현, 산간 두 현을 예로 들어 상대 오차를 비교 분석했다 (표 2).

계산 공식: 상대 오류 = [(원격 감지 데이터베이스 영역-원래 토지 데이터베이스 영역)/원래 토지 데이터베이스 영역] × 100%.

표 2 분류 영역의 상대 오차

표 2 에서 볼 수 있듯이 도로, 철도, 도시 및 주거 지역은 비교적 크지만 전체 면적에서의 가중치는 상대적으로 작습니다 (16% 미만). 다른 2 차 지역 상대 오차는 모두 20% 미만이고, 특히 산간 지역 (상대 오차가 10% 미만), 평원 (상대 오차가 15% 미만) 과 구릉 (상대 오차가 20% 미만) 이 뒤 따른다. 각 현 (구) 관할 구역의 면적 오차는 3% 미만이다.

6 결론 이론

(1) 고해상도 원격 감지 영상 정보는 경작지 등 한 종류뿐만 아니라 일부 2 종 범주도 구분할 수 있다. 원격 감지를 기반으로 한 토지 이용 정보 추출은 현장에서 검증되어 확정된 얼룩의 정확도가 높지만, 불확실한 얼룩의 정확도가 낮고 평원과 산간 지역의 추출 정확도가 높으며, 이미지 품질이 좋은 정보 추출 정확도도 높다. 토지 유형 추출의 정확도도 다르다. 건설 토지는 원격 감지 영상에서 쉽게 해석할 수 있다. 이미지 수신 시간의 영향으로 계절에 따라 경작지와 원지의 응답 스펙트럼이 다르기 때문에 구릉 지역의 경작지와 잔디밭의 경계가 뚜렷하지 않고 정확도가 낮다.

검사 결과 토지 이용 데이터베이스의 토지 이용 원격감 분류 결과의 정확도가 97% 이상이며, 특히 경작지와 거주지의 정확도가 99% 이상인 것으로 나타났다.

(2) 고해상도 원격 감지 영상을 이용하여 국가 및 성급 관리부에서 사용하는 토지 이용 현황 데이터베이스를 구축하는 것이 가능하다. MapGIS 소프트웨어를 사용하여 도면 대 이미지 일치 정밀도, 인접 뷰 프레임의 정밀도, 속성 데이터의 정확성, 각 도면층 피쳐의 위상 및 논리 오류 등 고해상도 원격 감지 이미지 정보를 사용하는 토지 이용 데이터베이스 엔지니어링 파일을 검사합니다. 데이터 수집 정밀도 오차는 0.2 mm 미만이고 인접한 뷰 프레임 오차는 0.kloc-0/mm 미만이며 도면 데이터, 속성 구조 및 내용은 기술 설계 및 표준 요구 사항을 충족하며 데이터베이스는 관련 보고서를 정상적으로 출력할 수 있습니다.

원격 감지 영상 정보를 기반으로 한 토지 이용 데이터베이스를 원래의 상세 토지 이용 데이터베이스와 비교한 결과, 두 분류 면적의 상대 오차 대응 비율이 모두 80% 이상이기 때문에 원격 감지 영상 정보를 이용하여 토지 이용 데이터베이스를 구축하는 것이 기본적으로 가능하다.

시험에 응시하여 힘을 바치다

국가측회국. 2007. 기본 지리 정보 디지털 제품 생산 기술 규정 1: 10000 및 1: 50000 [M]. 베이징: 측량 및지도 출판사.

국토자원부. 2000. 토지 이용 동적 원격 감지 모니터링 절차 [S]. 베이징: 지질출판사

국토자원부. 2008.td/t1016-2007 토지 이용 데이터베이스 표준 [S]. 베이징: 중국 표준 출판사

리아 코, 쳉 xifang, 우 jiansheng, 등 2006. 고해상도 위성 원격 감지 영상은 토지 이용 변화의 동적 모니터링에 사용된다 [J]. 측량 과학, (6): 1 1 ~ 15.

(원래' 측량과학' 2009 년 제 10 호)