【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 濟(jì)發(fā)展,城市建筑用地的增長(zhǎng)是必然的趨勢(shì),同時(shí)伴隨著其它土地利用類(lèi)型的減少，另一方面也會(huì)導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)增強(qiáng)，城市景觀(guān)破壞等一系列問(wèn)題，因此，快捷、準(zhǔn)確與客觀(guān)地提取建筑用地信息，全面掌握獲得不同時(shí)期城鎮(zhèn)建筑用地的分布范圍和面積資料，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)城市建筑用地使用狀況,分析城市建筑用地對(duì)非建用地的影響對(duì)科學(xué)合理地進(jìn)行城鎮(zhèn)規(guī)劃，控制建筑用地規(guī)模，有效保護(hù)中國(guó)寶貴有限的耕地資源與淡水資源，都具有十分重要的作用。在進(jìn)行城鎮(zhèn)建筑之前需要提前選好適宜的地理位置，但是各地土地利用的數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)程度差異較大，紙質(zhì)地圖過(guò)時(shí)較快，地圖數(shù)字化耗時(shí)耗力，航空像片提取城鎮(zhèn)信息花費(fèi)太高且缺乏周期性的航攝數(shù)據(jù)，實(shí)地勘探又太過(guò)浪費(fèi)人力物力，這些因素都限制了對(duì)城鎮(zhèn)建筑用地信息的分類(lèi)以及快速高效獲取。而遙感具有不與同標(biāo)地物接觸，大面積同步觀(guān)測(cè)、經(jīng)濟(jì)性、時(shí)效性等特點(diǎn)，是一種高效的研究方法。Landsat TM影像在遙感領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，能識(shí)別到鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)的居民地。土地利用類(lèi)型土地利用類(lèi)型劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和其它用地等土地利用類(lèi)型，其中耕地包括水田和旱地，林地包括有林地、灌木林地、疏林地、其它林地，草地包括高覆蓋草地、中覆蓋草地、低覆蓋草地，水域包括河流溝渠、湖泊、水庫(kù)和池塘、灘地，建設(shè)用地包括農(nóng)村居民點(diǎn)、城鎮(zhèn)用地、工交等其它建設(shè)用地，其它用地包括沼澤地、裸土地、裸巖石礫地、海域等。選擇遙感影像專(zhuān)題制圖儀（TM）是航天遙感中的一種重要的信息源，它是由陸地衛(wèi)星（Landsat）上所載的第二代光學(xué)機(jī)械掃描儀所收集，并將地物信息記錄在數(shù)據(jù)磁帶上，發(fā)送回地面，各地面站將數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，糾正等處理，而形成的各種可視圖像。TM圖像共有7個(gè)波段，除了TM6外， ，在較大面積航天遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，主要采用 A B 圖像作為信息源，覆蓋我國(guó)城鄉(xiāng)的TM圖像是以16d重復(fù)一次的頻度源源不斷地接收處理，這為T(mén)M圖像應(yīng)用提供了條件。另一方面，TM數(shù)據(jù)由于具有較高的空間分辨率和良好的時(shí)間連續(xù)性,是城市擴(kuò)展研究中常用的數(shù)據(jù)源,與高分辨率數(shù)據(jù)如快鳥(niǎo)等相比較,在保證一定精度的情況下具有高的性?xún)r(jià)比。（研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)）3 圖像預(yù)處理包括輻射校正,幾何校正和利用行政區(qū)劃矢量圖對(duì)研究區(qū)進(jìn)行影像裁切,并進(jìn)行了數(shù)據(jù)的合成與融合等處理,得到研究區(qū)影像和所需的各種合成影像。輻射校正:包括輻射定標(biāo),大氣校正和地形校正。光學(xué)傳感器接受輻射通量在理想狀態(tài)下應(yīng)該是地物反射輻射亮度的精確測(cè)量值，而實(shí)際情況是,在地物反射輻射值在傳送到傳感器前,要經(jīng)過(guò)輻射源到大氣層到地球表面到探測(cè)器的一系列過(guò)程,因而傳感器獲得的輻射通量存在誤差，輻射校正的目的是消除由于大氣等自然因素所帶來(lái)的輻射誤差。輻射誤差有兩種:傳感器內(nèi)部本身的誤差和由大氣,地形等引起的外部誤差，內(nèi)部誤差一般是系統(tǒng)內(nèi)部的確定的,可以通過(guò)衛(wèi)星自身的星上輻射定標(biāo)和替代輻射定標(biāo)來(lái)確定的，外部誤差是變化的,它受不同研究區(qū)的環(huán)境因素影響,需要根據(jù)研究自身的需要來(lái)進(jìn)行校正”在平原地區(qū)只需進(jìn)行大氣校正,而在山區(qū)除了要進(jìn)行大氣輻射校正外,還需進(jìn)行地形的輻射校正。l)輻射定標(biāo)輻射定標(biāo)是確定影像DN值與輻射亮度的過(guò)程,它的結(jié)果是獲得了一個(gè)聯(lián)系DN值與輻射亮度L的公式和參數(shù),從而可以計(jì)算影像的輻射亮度和地表反射率。2)大氣校正大氣校正的目的是要減消大氣對(duì)地表反射率的影響，大氣校正的方法有很多方法,按照校正的結(jié)果可分為相對(duì)大氣校正方法和絕對(duì)大氣校正,相對(duì)大氣校正后得到的影像,相同的DN值代表相同的地表反射率,不考慮實(shí)際的地表反射率，絕對(duì)大氣校正是將遙感影像的DN值轉(zhuǎn)換為地表反射率的方法“按照校正過(guò)程可以分為直接大氣校正和間接大氣校正,直接大氣校正是參照大氣狀況對(duì)DN值進(jìn)行校正,大氣狀況參照標(biāo)準(zhǔn)的大氣模式和地面實(shí)測(cè)資料或由影像本身進(jìn)行反演得到,間接大氣校正指對(duì)NDVI等一些遙感常用函數(shù)進(jìn)行重新定義,形成新的函數(shù)模型,減少大氣的影響，輻射傳輸模型是在大多數(shù)大氣校正方法中校正精度較高的一種方法,利用電磁波在大氣中的輻射傳輸原理建立模型來(lái)的對(duì)遙感影像進(jìn)行大氣校正，其中用得最廣泛的是6s模型、LOWREAN模型和MORTRAN模型，由于本次研究所使用數(shù)據(jù)由遙感衛(wèi)星地面站直接購(gòu)得,輻射校正和影像拼接部分已經(jīng)完成,所以只需要完成幾何校正和研究區(qū)的行政邊界裁切即可得到研究區(qū)的使用數(shù)據(jù)。幾何糾正遙感影像的幾何誤差主要表現(xiàn)為影像的位移、旋轉(zhuǎn)和像元地面相對(duì)實(shí)際位置的扭曲和偏移,為了保證遙感影像處理的準(zhǔn)確性和在其進(jìn)行空間分析時(shí)具有標(biāo)準(zhǔn)的地理空間坐標(biāo),必須對(duì)遙感影像的幾何誤差進(jìn)行校正,其基本步驟為:一是采集合適的地面控制點(diǎn)。二是依據(jù)控制點(diǎn)對(duì)影像進(jìn)行空間變換。三是對(duì)空間變換后的影像進(jìn)行像元灰度值的內(nèi)插重采樣。l)地面控制點(diǎn)(GCP)的選取這個(gè)是幾何糾正中最重要的一步。在所選區(qū)域的地形圖與TM影像中選取同名地面控制點(diǎn)20個(gè),地面控制點(diǎn)應(yīng)具有以下特征: 1 地面控制點(diǎn)在影像上應(yīng)有明顯和清晰的定位識(shí)別標(biāo)志,如道路交叉點(diǎn)、河流交叉口、建筑邊界、農(nóng)田界線(xiàn)等。2 地面控制點(diǎn)上的地物應(yīng)不隨時(shí)間而變化,以保證當(dāng)兩幅不同時(shí)段的圖像或地圖幾何糾正時(shí),可以同時(shí)識(shí)別出來(lái)。3 在沒(méi)有做過(guò)地形糾正的圖像上選控制點(diǎn)時(shí),應(yīng)在同一地形高度上進(jìn)行；地面控制點(diǎn)應(yīng)當(dāng)均勻的分布在整幅影像內(nèi),保證一定的數(shù)量,地面控制點(diǎn)的數(shù)量、分布和準(zhǔn)度直接影響幾何糾正的效果和對(duì)地物判讀的效果,控制點(diǎn)選取的精度和難易程度應(yīng)與影像質(zhì)量!地物特征及影像空間分辨率相關(guān),以達(dá)到研究要求精度為目標(biāo)。2)影像的空間變換地面控制點(diǎn)確定后,通過(guò)GCP對(duì)原始影像幾何畸變的過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬,建立原始畸變影像空間與標(biāo)準(zhǔn)幾何空間的數(shù)學(xué)對(duì)應(yīng)關(guān)系,從而利用這種關(guān)系將畸變的影像空間中全部的元素轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)空間中的元素，把原始影像變形看成是某種曲面,輸出圖像則為規(guī)則的平面，從理論上講,任何曲面都能可以用適合的高次多項(xiàng)式來(lái)模擬。第二步是選擇合適的坐標(biāo)變換函數(shù)式(即數(shù)學(xué)糾正模型),建立影像坐標(biāo)(x,y)與其參考坐標(biāo)(X,均之間的關(guān)系式,通常稱(chēng)為多項(xiàng)式糾正模型，假設(shè)影像中的點(diǎn)以(x、y)表示,畸變TM影像中的點(diǎn)(X、Y)表示,兩者的函數(shù)影射關(guān)系為:通過(guò)已經(jīng)得到的地面控制點(diǎn),采用二次多項(xiàng)式作為幾何校正模型,以最小二乘法求出多項(xiàng)式的系數(shù),然后對(duì)整個(gè)影像進(jìn)行坐標(biāo)變換,)重采樣重新定位后的像元在原影像中分布不均勻,絕大多數(shù)不在原來(lái)的像元中心,即輸出影像像元點(diǎn)在輸入圖像中的行列號(hào)不全是整數(shù)關(guān)系,因此必須重新計(jì)算新位置像元的DN值,進(jìn)行DN值的內(nèi)插計(jì)算也就是重采樣”常用的內(nèi)插方法包括: 1最鄰近法將最鄰近的像元的DN值賦予新像元,該方法的優(yōu)點(diǎn)是輸出影像最大程度上保持原有性,簡(jiǎn)單迅速,使用鄰近四個(gè)點(diǎn)的像元DN值,按照其距離的遠(yuǎn)近賦予不同的權(quán)重,進(jìn)行線(xiàn)性?xún)?nèi)插,該方法邊緣受到濾波平滑的作用,產(chǎn)生一個(gè)比較連貫的影像,其缺點(diǎn)是破壞了原有的像元DN值,與雙線(xiàn)性?xún)?nèi)插相似但原理更為復(fù)雜,使用鄰近周?chē)?6個(gè)像元DN值,用三次卷積函數(shù)進(jìn)行內(nèi)插,這種方法對(duì)可使邊緣均衡化和清晰化,但更加破壞了原像元的DN值,計(jì)算量大.(由于實(shí)驗(yàn)需要保持影像的原有性，因此選擇最鄰近法較為合適)邊界裁剪對(duì)遙感影像進(jìn)行上述處理后,利用1:100萬(wàn)中國(guó)行政邊界矢量圖中的研究區(qū)邊界對(duì)影像進(jìn)行裁剪。影像波段組合以及增強(qiáng)處理TM影像共有7個(gè)波段,不同的波段以不同的波譜頻率反映地物信息，在利用TM影像數(shù)據(jù)提取地物信息時(shí),更多的光譜波段參與影像的處理,能夠更為有利的提取所需的專(zhuān)題信息,但過(guò)多的波段同時(shí)參與地物信息提取分類(lèi),會(huì)造成數(shù)據(jù)處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)生成冗余的數(shù)據(jù),降低了提取的精度,反而利用較少合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,能提高信息提取的效率,因此遙感影像波段選擇和組合十分重要。假彩色合成中波段的選擇是很重要的環(huán)節(jié),波段選擇的結(jié)果直接影響到假彩色合成影像信息提取的精度，選擇遙感影像波段組合的依據(jù)有兩類(lèi):一是波段信息量的大小,二是影像的光譜特征。選擇假彩色合成影像波段組合判斷的標(biāo)準(zhǔn)是:(1)各個(gè)波段的標(biāo)準(zhǔn)差要大,TM影像數(shù)據(jù)各個(gè)波段的標(biāo)準(zhǔn)差反映了信息的離散度,即其信息量,標(biāo)準(zhǔn)差越大的波段信息量越大(2)組合波段間的相關(guān)系數(shù)要小,TM影像數(shù)據(jù)各波段間存在一定的相關(guān)性,如果它們之間的相關(guān)性太高會(huì)導(dǎo)致大量重復(fù)冗余的信息,使合成影像的信息量總體不高,同時(shí)影響合成影像色彩的飽和度,在假彩色合成影像上如果三個(gè)波段之間的有很高的相關(guān)性會(huì)使得影像的飽和度差，(3)組合的各波段的均值大小不能相差太遠(yuǎn),如果TM影像數(shù)據(jù)各波段的均值相差太多,會(huì)導(dǎo)致合成影像嚴(yán)重的偏色，(4)提取專(zhuān)題信息應(yīng)選用帶有目標(biāo)物特征波譜帶的波段。分別用線(xiàn)性拉伸或直方圖均衡化對(duì)TM的各波段進(jìn)行處理，并用目視判讀的方法判定居民地在各波段上的可識(shí)別性，對(duì)這些波段進(jìn)行了部分合成，如TM4與TM7，TM1+TM2+TM3，TM2+TM3+TM4，TM3+TM4+TM5等。4 信息提取方法（1