亚米级遥感影像的建筑物高度反演方法及其验证

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2022.0244

测绘通报 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (8): 128-132.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2022.0244

亚米级遥感影像的建筑物高度反演方法及其验证

刘晓忠^1,2,3, 冯存均^1,2,3, 邓小渊^1,2,3, 詹远增^1,2,3, 于辉^1,2,3, 王兴坤^1,2,3

1. 浙江省测绘科学技术研究院, 浙江杭州 330010;
2. 自然资源浙江省卫星应用技术中心, 浙江杭州 330010;
3. 自然资源部地理国情监测重点实验室, 浙江杭州 330010

收稿日期:2021-10-26 发布日期:2022-09-01
通讯作者: 邓小渊。E-mail:dxy541@126.com
作者简介:刘晓忠(1974-),男,高级工程师,主要从事卫星遥感应用技术研究工作。E-mail:gisleo@163.com
基金资助:
浙江省自然资源厅科技项目(2021-56);浙江省测绘科学技术研究院重大科技攻关项目(DFP2021A0701)

Building height extraction method based on sub-meter remote sensing image and its verification

LIU Xiaozhong^1,2,3, FENG Cunjun^1,2,3, DENG Xiaoyuan^1,2,3, ZHAN Yuanzeng^1,2,3, YU Hui^1,2,3, WANG Xingkun^1,2,3

1. Zhejiang Academy of Surveying and Mapping Science and Technology, Hangzhou 330010, China;
2. Zhejiang Application Center of Nature Resources Satellite Technology, Hangzhou 330010, China;
3. Key Laboratory of National Geographic Census and Monitoring, MNR, Hangzhou 330010, China

Received:2021-10-26 Published:2022-09-01

摘要/Abstract

摘要： 建筑物高度是现代化都市监测、规划、管理及各城市经济活动中的基础性数据,为实现建筑物高度信息的提取,本文提出了一种基于玻尔兹曼曲线的建筑物高度反演方法。首先,利用建筑物影像的光谱特性,采用多尺度分割和遥感指数分类的办法获取建筑物阴影感兴趣区域,根据玻尔兹曼曲线函数拟合获取阴影的亚像素位置,线性拟合得到阴影边界;然后,根据太阳、卫星、建筑物和其阴影的几何关系,构建高度反演模型,估算建筑物高度;最后,选择宁海为研究区,选取在轨的主流亚米级高分二号、高景一号、北京二号、WorldView-2卫星遥感数据进行精度验证。试验结果表明,计算的建筑物高度中误差优于2.5m,可用于一般的城市卫星遥感监测。

关键词: 亚米级遥感影像, 玻尔兹曼曲线, 亚像素阴影提取, 建筑物高度反演与验证

Abstract: Building height is the basic reference data in modern urban monitoring, planning, management and economic activities. In order to realize the extraction of building height information, this paper presents a method for inversion of building height based on Boltzmann curve. First of all, through the spectral characteristics of the building image, the method of multi-scale segmentation and remote sensing index classification are used to obtain the interesting area of the building shadow, then we obtain the sub-pixel position of the shadow according to the Boltzmann curve function in order to get the shadow boundary by linear fitting. After that, a height inversion model based on the geometric relationship between the sun, satellites, buildings and their shadows is built. Finally, Ninghai county is selected as the experimental area, and the main satellite remote sensing data of GF-2, GJ-1, Beijing-2 and WorldView-2 which spatial resolution are better than 1m on orbit for accuracy verification. The experimental results show that the medium error in the calculated building height is better than 2.5meters, which can be used for urban satellite remote sensing monitoring.

Key words: sub-meter remote sensing image, Boltzmann curve, sub-pixel shadow extraction, building height extraction and verification

中图分类号:

P237

刘晓忠, 冯存均, 邓小渊, 詹远增, 于辉, 王兴坤. 亚米级遥感影像的建筑物高度反演方法及其验证[J]. 测绘通报, 2022, 0(8): 128-132.

LIU Xiaozhong, FENG Cunjun, DENG Xiaoyuan, ZHAN Yuanzeng, YU Hui, WANG Xingkun. Building height extraction method based on sub-meter remote sensing image and its verification[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2022, 0(8): 128-132.

参考文献

[1] 赫晓慧,李满堂,郭恒亮,等.高分二号卫星影像中城市建筑物阴影检测方法[J].中国科技论文,2019,14(7):789-796.
[2] MAGRUDAR L,NEUENSCHWANDER A,KLOTZ B.Digital terrain model elevation corrections using space-based imagery and ICESat-2 laser altimetry[J].Remote Sensing of Environment,2021,264: 112621.
[3] 李德仁.我国第一颗民用三线阵立体测图卫星——资源三号测绘卫星[J].测绘学报,2012,41(3):317-322.
[4] 陈冲,杨志勇,史晓亮,等.基于Google Earth遥感影像的城市建筑物高度反演[J].测绘通报,2020(1):98-101.
[5] 韩雪培,徐建刚,付小毛.基于高分辨率遥感影像的城市建筑容积率估算方法研究——以上海市中心城区为例[J].遥感信息,2005(2):24-28.
[6] 何国金,陈刚,何晓云,等.利用SPOT图象阴影提取城市建筑物高度及其分布信息[J].中国图象图形学报,2001,6(5):425-428.
[7] 张晓美,何国金,王威,等.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[J].光谱学与光谱分析,2011,31(7):2003-2006.
[8] 冉琼,迟耀斌,王智勇,等.基于“北京一号”小卫星影像阴影的建筑物高度测算研究[J].遥感信息,2008,23(4): 18-21.
[9] 田新光,张继贤,张永红.利用QuickBird影像的阴影提取建筑物高度[J].测绘科学,2008,33(2):88-89.
[10] 赵强,杨志,苏红超,等.基于高分二号卫星遥感数据的建筑物高度提取[J].大气与环境光学学报,2019,14(6):455-462.
[11] LIASIS G,STAVROU S.Satellite images analysis for shadow detection and building height estimation[J].ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing,2016,119: 437-450.
[12] 韩东成,杨世植,赵强,等.面向对象的高分辨率遥感影像建筑物信息提取[J].大气与环境光学学报,2021,16(4):358-364.
[13] 田峰,陈冬花,黄新利,等.基于形态学阴影指数的高分二号影像建筑物高度估计[J].遥感技术与应用,2017,32(5):844-850.
[14] 陈云浩,冯通,史培军,等.基于面向对象和规则的遥感影像分类研究[J].武汉大学学报(信息科学版),2006,31(4):316-320.

[1]	杜玉河, 杨文府. 基于多源数据的山西省采煤沉陷区调查监测体系构建[J]. 测绘通报, 2022, 0(8): 133-138.
[2]	王成, 施宇军, 权菲, 李青逊, 李佳豪, 周吕. 无人机倾斜摄影测量土方量测算及精度评价[J]. 测绘通报, 2022, 0(8): 139-142,159.
[3]	孔令惠, 陆德中, 叶飞. 三维激光扫描技术在历史建筑立面测绘中的应用[J]. 测绘通报, 2022, 0(8): 165-168,172.
[4]	孙振勇, 樊小涛, 叶飞, 陈绪刚. 天宝SX10影像扫描仪在水文泥沙监测中的应用[J]. 测绘通报, 2022, 0(8): 169-172.
[5]	王艳军, 林云浩, 王书涵, 李少春, 王孟杰. OSM辅助车载LiDAR点云三维道路边界精细提取[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 18-25.
[6]	柳林, 孙毅, 李万武. 基于CNN海上钻井平台检测模型的构建及训练算法分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 26-32,99.
[7]	孔瑞瑶, 谢涛, 马明, 孔瑞林. CatBoost模型在水深反演中的应用[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 33-37.
[8]	温雨笑, 吕杰, 马庆勋, 张鹏, 徐汝岭. 高光谱和LiDAR联合反演森林生物量研究[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 38-42.
[9]	江泽霖, 邓健, 栾海军, 李兰晖. 基于逐日夜间灯光遥感的新冠肺炎疫情变化信息快速提取——以北京市为例[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 43-48.
[10]	郑艳, 何欢, 卜丽静, 金鑫. 自相似性和边缘保持分解的超分辨率重建算法[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 54-59.
[11]	冉崇宪, 李森磊. 利用无人机多光谱影像提取树冠信息[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 112-117.
[12]	刘立, 董先敏, 刘娟, 文学虎. 人机融合智能的遥感解译生产新方法[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 118-123,137.
[13]	艾敏, 景慧, 田禹东, 郭兰勤, 裴渊杰. 近20年哈尔滨市呼兰区土地利用覆盖变化及驱动分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 124-128.
[14]	刘玉贤, 阮明浩, 闫臻. 一种基于机载激光点云的门型电塔精确提取方法[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 129-133.
[15]	刘国超, 彭卫平, 杨水华, 胡周文. 地质雷达+三维测量内窥镜的城市道路病害检测与应用[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 134-137.

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