浅析卫星影像对城市交通的影响

随着遥感技术的发展和卫星空间分辨率的提高，基于卫星影像的车辆目标识别与提取及其潜在应用逐渐成为当今国际的前沿热点。然而卫星影像中阴影的存在，尤其是高密度的城市环境中由于高大建筑物等地物对太阳光的遮挡而形成的阴影区域，很大程度上削弱了影像中车辆目标的光学信息，降低了车辆目标提取效率和提取精度。

基于此,本文以WorldView-2卫星遥感影像数据为例,在已有的常规路段车辆目标提取技术的基础上，结合遥感影像的阴影处理技术和影像增强方法，将包含阴影覆盖的城市道路区域车辆目标提取分为阴影检测和车辆目标提取两个阶段进行了研究。 

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首先,基于HIS彩色增强技术,将影像由RGB颜色空间转换到HIS颜色空间，对阴影区域的色度H、亮度I、饱和度S分量进行了分析，并结合波段运算方法构建了阴影指数(NDUI)、比值r、差值SD三个特征分量对阴影区域影像特征进行了描述; 

其次,充分利用阴影区域与非阴影区域车辆目标的光谱信息、几何形状信息、纹理信息以及邻域关系信息将车辆目标分为非阴影区域亮色车辆目标、非阴影区域暗色车辆目标、阴影区域亮色车辆目标、阴影区域暗色车辆目标四类分别对其影像特征进行了分析； 

然后,根据阴影区域和车辆目标影像特征分析结果，结合面向对象的遥感影像目标提取技术构建了包含阴影覆盖的城市道路区域车辆目标提取流程，并对影像多尺度分割的相关参数进行了分析和确定，构建了影像对象分类层次结构，确定了阴影区域和车辆目标分类提取的规则集；

 最后,以郑州市的一景WorldView-2卫星遥感影像数据为例，对本文建立的包含阴影覆盖的城市道路区域车辆目标提取流程进行了实例验证，并通过建立混淆矩阵对提取结果的总体精度、Kappa系数、生产者精度和用户精度进行了分析评价。

人类的本性就是不断的探索周围环境，地图是对周围环境信息的长久记录。传统的地图依赖于人们的观测、整理。近年来，航天摄影和卫星成像技术为改善制图过程不断地提供有价值的信息，因而遥感影像在制图中也变得越来越必不可少。

过去，卫星影像通常只作为地图的背景，创建一些在视觉上能引起兴趣的区域。而现在，卫星影像快速发展，已经成为地图制图重要的信息源。卫星传感器可以为制图员直接获取影像提供便利，包括获取大范围地理区域的影像，并且重访地球的周期缩短为一天。除了大范围的覆盖，这些传感器还可以记录除可见光波段以外的波谱信息，为传统信息收集作了补充。例如，为了跟踪冰岛Eyjafjallajokull火山灰云的运动情况，卫星影像可以15分钟更新一次，帮助当局确定飞机的安全航行区域。

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卫星影像的最大好处是有规律的定期全球覆盖。卫星影像是满足全球环境组织定期全球监测(如联合国气候变化框架公约京都议定书)要求的最可行的方法。卫星遥感特别适合完成京都议定书的要求——跟踪全球变化，包括系统地观察土地覆盖、建立碳库存量基线以及量化土地覆盖和地上生物量的变化。卫星影像有助于全球变化的例子还包括绘制亚马逊雨林破坏图以及监测海冰变化范围。

卫星影像适合国家或区域尺度的制图。在欧洲，欧盟的全球环境和安全监测(GMES)项目(包括陆地、海洋和大气监测，气候变化建模、以及各种应急响应和与安全相关的项目)中大量使用了卫星影像。其中包括CORINE系列地图——记录了欧洲国家1990年、2000年和2006年的土地覆盖情况。

通过使用卫星影像中的信息，如城市扩张的速度或者商业建筑的数量，分析人员通过对比地图就可以发现土地覆盖随时间的变化情况，据此制定某些关键区域的发展规划。这种大范围区域的定期制图只能使用卫星影像提供的信息。这种制图对于检查区域内自然以及人为环境的变化是非常重要的。

目前遥感影像在各种制图的应用越来越多。在过去的十年里，大量传感器的空间分辨率达到了分米级，为专业人员提供了地理区域的更精确的细节——这种精度在之前只有航天测量才能达到。

绘制城市单个要素(如建筑、树木以及汽车)的能力为面向更多用户(土木工程师、城市规划人员、物流公司和市级政府)制作包含地理空间信息的地图开辟了可行的空间。目前，可以使用新一代图像分析技术(如ITT公司图像分析软件ENVI中的自动工具)更新和补充现存GIS图层。这种应用的例子还包括达到专家级图像分析结果的自动工具，例如在整个影像中提取感兴趣特征地物的分类工具。

在关键时刻，比如说自然或人为灾害影响某一地理区域之后，卫星快速重访该地区的能力使快速制图成为可能。遥感已经成为灾后救援工作的重要组成部分，在海地和中国汶川地震、英国北部洪水以及2004年末印度洋海啸中都得到了充分的应用。大量的关键救援任务都使用了包含遥感图像信息的地图，包括定位受灾地点、定量受灾程度、确定到达医院或警局的安全路线。

遥感技术的发展将进一步提高制图的质量，并扩大这种地图的应用范围。在轨卫星数量的增加及其监测能力的增强将扩展图像的应用范围。例如，GeoEye-2卫星提供25cm的分辨率，也就是说更细微的特征地物，如道路标记，也可以在地图上识别出来，这种信息在地图上标注出来就可以在更多的应用中发挥作用。除此之外，图像处理技术的提高，如类似ENVI的软件包的自动化发展将提高从遥感影像上提取标准地图产品的生产率。

在世界各地，遥感影像已经成为制图过程的关键环节。从灾后救援到城市管理，越来越多的人会利用遥感影像从中获取丰富的信息。