第31卷，第7期 光谱学与光谱分析 VoL.31 No.7 pp2003-2006 2011年7月 Spectroscopy and Spectral Analysis July 2011 基于ALOS卫星图像阴影的天津市建筑物高度及分布信息提取 张晓美，何国金，王威，焦伟利，王钦军 中国科学院对地观测与数字地球科学中心，北京100194 摘要光谱差异是提取建筑物阴影信息的一个重要依据.基于ALOS卫星图像阴影与建筑物高度关系的 分析，文章阐述了依据阴影来估算建筑物高度的原理和方法，辅以数据融合的方法，利用多光谱影像中的光 谱差异从ALO全色图像中准确提取阴影信息，从而建立一种基于图像阴影提取城市建筑物高度及分布信 息的标准化流程.同时，在天津的城市建筑物高度获取试验中，建筑物高度提取精度的抽样验证率达到 87.6% 初步显示出了A10S卫星数据在城市建筑物高度测量方面的巨大潜力. 关键词高分辨率卫星遥感影像；光谱差异；阴影；建筑物高度 中图分类号：TP751.1文献标识码：A D01:10.3964/i.issn.1000-0593(2011)07-2003-04 阴影信息提取程序；在阴影提取中，也可以利用纹理信息和 引言 特征对影像进行各种分析和处理，这对于提高测算精度 是十分有利的.本文综合分析AOS卫星成像过程中太阳、 阴影是高空间分辨率遥感影像中最常见的问题之一，对 卫星、建筑物、阴影之间的几何关系，建立了阴影测高模型， 于某些应用，阴影可能是一种干扰因素.但是，对于一些特 并进行阴影信息的提取和估算，从而生成建筑物的高度信 定的应用目的，阴影也是一个重要的信息，可以利用城市建 息. 筑物的阴影计算建筑物的高度信息，从而成为利用单幅影像 进行建筑物高度信息提取的一种重要方法[了. 1城市建筑物高度估算原理和方法 ALOS卫星2.5m全色分辨率数据主要用于建立高精度 数字高程模型.星下点成像模式幅宽70km 重访周期46d 1.1太阳、建筑物、阴影的关系 目前基本能满足我国绝大部分城市建筑物高度信息提取的需 在遥感影像上，由于太阳照射面形成的阴影是比较常见 要.由于全色数据其有2.5m的高分辨率和70km的幅宽， 的.阴影在遥感图像上表现为低亮度值，尤其在多光谱波段 以及星下点成像的特点，使得在获取大范围城市建筑物高度 组成的彩色图像上容易识别.当太阳光照射在物体侧面时， 信息方面其有-一定的潜力.分析ALOS卫星成像的几何特 所形成的阴影反映了物体的侧面形状，另外，阴影还包含着 性，建立测高模型，并进行ALOS图像阴影提取城市建筑物 物体的三维信息，通过阴影的特征分析可以大体确定建筑物 高度信息具有重要的应用价值. 的模型. 阴影测高的方法主要利用建筑物及阴影成像几何模型， 为了计算简化，假定如下条件是成立的： 通过建立阴影长度与对应建筑物高度的关系来计算建筑物， (1)物体垂直于地球表面； Cheng6和等建立了阴影与建筑物高度模型，并辅以 (2)物体的影子接投影在地面上； 高精度地形图去除了高程的影响；何国金等[提取SPOT影 (3)影子从物体的底部开始. 像中的建筑物的高度信息用于蜂窝式电话网站的布点和建 在不考虑太阳方位角对建筑物阴影影响的情况下，太阳 设；Ye等利用2.5m的spot-5影像提取了北京地区高层高度角、卫星高度角与建筑物高度、阴影的相对几何关系如 建筑物的高度及分布信息；Shettigara等[0又提出了一种在图1所示. 子像元级确定阴影边界的方法并发展了基于最佳阀值选择的 由图1可知，阴影的成像部分为L2=S...
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