CN106871864A - 一种基于立体卫星影像自动提取建筑物高度的方法 - Google Patents

一种基于立体卫星影像自动提取建筑物高度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于立体卫星影像自动提取建筑物高度的方法，涉及卫星影像解译领域。所述方法包括：获取目标建筑物的原始卫星立体像对、SRTM数据和DOM数据；对原始卫星立体像对进行预处理，然后依次进行相对定向和绝对定向后，生成用于提取DSM数据的核线影像；提取目标建筑物的初始DSM数据，参考DLG数据道路图层、地貌图层和目标建筑物的DOM数据，获取符合要求的检查点；获得滤除目标建筑物高程信息的DEM数据；整合数据；目标建筑物顶点高程值、地基高程值进行立体检查和修正；结合DOM、DLG中目标建筑物的房屋图层，将建筑物顶点高程值和建筑物地点基高程值相减获得建筑物高程信息。本发明使提取建筑物高程信息更加快速高效。

Description

一种基于立体卫星影像自动提取建筑物高度的方法
技术领域
本发明涉及卫星影像解译领域，尤其涉及一种基于立体卫星影像自动提取建筑物高度的方法。
背景技术
20世纪以来，遥感技术日趋成熟，低空飞行器迅速发展。以此为依托形成的影像提取技术日趋成熟，同时，随着三维技术的应用，提取建筑物高程信息有着重要作用。现有用于建筑物高程信息的提取技术包括激光测距仪、立体像对、光学影像测高法和阴影测距等多种方法，但，这些方法都存在不足：
激光测距仪，由于人为因素影响较大，导致误差不均衡，对采集数据的核查工作量大。立体像对，需要专业的技术人员，采集效率低，耗费人力较大，成本高。光学影像测高法，需要人工采集影像中建筑物的角点等位置，由于受到建筑物遮挡、影印、太阳高度角等多方面影响，采集数据精度相对较低，同时，因为采用人工采集点位，所以生产效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于立体卫星影像自动提取建筑物高度的方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明所述基于立体卫星影像自动提取建筑物高度的方法，所述方法包括：
S1，获取目标建筑物的原始卫星立体像对、SRTM数据和DOM数据；将所述SRTM数据和所述DOM数据作为绝对定向的定向点数据源；其中，所述SRTM数据作为定向点高程控制的数据源、所述DOM数据作为定向点平面控制的数据源；
S2，对目标建筑物的原始卫星立体像对进行预处理，对预处理后的像对依次进行相对定向和绝对定向，判断绝对定向后立体像对平面误差和高程误差是否均达到预设阈值，如果是，则生成用于提取DSM数据的核线影像，并进入S3；如果否，则重复S2；
S3，对得到的所述核线影像进行匹配处理，提取所述目标建筑物的初始DSM数据，参考DLG数据道路图层、地貌图层和目标建筑物的DOM数据，成品字形均匀分布选取检查点位，分别提取检查点位在SRTM和DSM的高程值，并求得各检查点位检查点残差值，统计检查点残差值计算出高程中误差，判定检查点高程中误差是否符合预先设置的阈值，如果是，则进入S4；如果否，则返回S2，重新进行预处理，直至进入S4为止；
S4，参考DLG数据中所述目标建筑物的宽度和坡度，设定滤波处理参数，对初始DSM数据进行滤波处理，将滤波后的DSM数据导入的立体像对，然后通过立体设备检查所述目标建筑物滤波后的DSM数据是否符合预设检查范围，如果符合，则获得去除目标建筑物高程信息的DEM数据；如果不符合，则重新设定滤波参数，重新进入滤波处理并判断，直至获得滤除目标建筑物高程信息的DEM数据为止；
S5，将初始DSM数据与滤除目标建筑物高程信息的DEM数据整合到DLG数据中，将整合后的DLG数据中的目标建筑物图层数据按照房屋的属性进行分类处理、将目标建筑物图层数据按照房屋结构进行分割处理后，得到并存储目标建筑物的房屋图层；最后自动提取目标建筑物顶点高程值和地基高程值；
S6，将目标建筑物顶点高程值、地基高程值进行立体检查，判断顶点高程值、地基高程值是否均准确，如果是，则目标建筑物顶点高程值、地基高程值为目标建筑物的高程数据；如果否，则存在的异常高程进行立体修改，在步骤S2中的到的立体像对中采集正确顶点高程值和地基高程值，并将采集到的高程值作为目标建筑物的高程数据；
S7，结合DOM、DLG中目标建筑物的房屋图层，将建筑物顶点高程值和建筑物地点基高程值相减获得建筑物高程信息。
优选地，步骤S2中，所述预处理为将所述原始卫星立体像对转换为8位tif格式影像，并对tif格式影像进行增强处理，所述增强处理包括建筑物边缘处理、图像反差处理、纹理处理和比值处理。
优选地，步骤S2中，所述预设阈值为精度残差大于1个像素且不超过二倍中误差。
优选地，步骤S4中，所述获得去除目标建筑物高程信息的DEM数据，具体按照下述步骤实现：依据DL G数据中水系要素图层确定检查范围，将在检查范围内的所述目标建筑物滤波后的DSM数据与SRTM数据整合，剔除DSM数据中与水系要素图层匹配的噪声，得到去除目标建筑物高程信息的DEM数据。
本发明中建筑物高度的获取是基于DLG数据综合分析DSM、DEM以及SRTM数据自动提取建筑物房顶与地基高程，将获取建筑物顶点高程和地基高程导入立体像对检查，对存在的错误进行立体修正，最终导出正确建筑物顶点高程和地基高程，将获取的建筑物顶点高程和地基高程相减得到建筑物的高程值。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种建筑物高程信息的获取方法，本发明使提取建筑物高程信息更加快速高效，为大范围提取建筑物高度信息提供了高效经济的解决方案。
附图说明
图1是基于立体卫星影像自动提取建筑物高度的方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施核心流程是：通过DLG中建筑物图层，指定获取高程信息地理位置坐标，依据处理后的DEM数据获得房屋地面点高程值，依据DSM数据获得房屋顶点高程值，并对获取结果进行立体判定，通过获取结果计算获得建筑物高程信息。
实施例
本实施例所述基于立体卫星影像自动提取建筑物高度的方法，所述方法包括：
S1，获取目标建筑物的原始卫星立体像对、SRTM数据和DOM数据；将所述SRTM数据和所述DOM数据作为绝对定向的定向点数据源；其中，所述SRTM数据作为定向点高程控制的数据源、所述DOM数据作为定向点平面控制的数据源；
S2，对目标建筑物的原始卫星立体像对进行预处理，对预处理后的像对依次进行相对定向和绝对定向，判断绝对定向后立体像对平面误差和高程误差是否均达到预设阈值，如果是，则生成用于提取DSM数据的核线影像，并进入S3；如果否，则重复S2；
S3，对得到的所述核线影像进行匹配处理，提取所述目标建筑物的初始DSM数据，参考DLG数据道路图层、地貌图层和目标建筑物的DOM数据，成品字形均匀分布选取检查点位，分别提取检查点位在SRTM和DSM的高程值，并求得各检查点位检查点残差值，统计检查点残差值计算出高程中误差，判定检查点高程中误差是否符合预先设置的阈值，如果是，则进入S4；如果否，则返回S2，重新进行预处理，直至进入S4为止；
S4，参考DLG数据中所述目标建筑物的宽度和坡度，设定滤波处理参数，对初始DSM数据进行滤波处理，将滤波后的DSM数据导入的立体像对，然后通过立体设备检查所述目标建筑物滤波后的DSM数据是否符合预设检查范围，如果符合，则获得去除目标建筑物高程信息的DEM数据；如果不符合，则重新设定滤波参数，重新进入滤波处理并判断，直至获得滤除目标建筑物高程信息的DEM数据为止；
S5，将初始DSM数据与滤除目标建筑物高程信息的DEM数据整合到DLG数据中，将整合后的DLG数据中的目标建筑物图层数据按照房屋的属性进行分类处理、将目标建筑物图层数据按照房屋结构进行分割处理后，得到并存储目标建筑物的房屋图层；最后自动提取目标建筑物顶点高程值和地基高程值；
S6，将目标建筑物顶点高程值、地基高程值进行立体检查，判断顶点高程值、地基高程值是否均准确，如果是，则目标建筑物顶点高程值、地基高程值为目标建筑物的高程数据；如果否，则存在的异常高程进行立体修改，在步骤S2中的到的立体像对中采集正确顶点高程值和地基高程值，并将采集到的高程值作为目标建筑物的高程数据；
S7，结合DOM、DLG中目标建筑物的房屋图层，将建筑物顶点高程值和建筑物地点基高程值相减获得建筑物高程信息。更详细的解释说明为：
(一)步骤S2中，相对定向是恢复或确定立体像对两个光束在摄影瞬间像对位置关系的过程。绝对定向是确定立体像对在物方坐标系中所处方位和比例的作业过程。进行绝对定向时，需要进行外业控制测量或将现有数据作为绝对定向中使用定向点，其中，定向点包含x，y，z三个维度，通常x和y为平面，z为高程，在本实施例中步骤S1中将目标建筑物的DOM数据和SRTM数据作为进行绝对定向的定向点数据源。
(二)步骤S2中，所述预处理为将所述原始卫星立体像对转换为8位tif格式影像，并对tif格式影像进行增强处理，所述增强处理包括建筑物边缘处理、图像反差处理、纹理处理和比值处理。
所述预设阈值为精度残差大于1个像素且不超过二倍中误差。
所述步骤S2中，对预处理后的像对分别进行相对定向和绝对定向后的操作及其后步骤S2中操作具体为：对预处理后的像对分别进行相对定向和绝对定向后，分别得到相对定向处理后的像对和绝对定向后处理后的像对；判断相对定向处理后的像对的精度和绝对定向后处理后的像对的精度是否均达到预先设置的阈值，如果是，则生成目标建筑物的立体像对，并进入S3；如果有任意一个定向处理后的像对精度为达到预先设定的阈值，则对目标建筑物的原始卫星立体像重新进行预处理和定向处理。定向处理包括相对定向处理和绝对定向处理。
(三)步骤S3中，DLG数据由从存储在目标建筑物的原始数据中，或者通过原始数据中的DOM数据解译获得。
因建筑、树木会造成匹配的初始DSM数据落在建筑物顶部或树木上，不是地面高程，故而，需要参考DLG数据中道路图层，成品字形分布在路面、空地等区域。
(四)步骤S4中，所述获得去除目标建筑物高程信息的DEM数据，具体按照下述步骤实现：依据DL G数据中水系要素图层确定检查范围，将在检查范围内的所述目标建筑物滤波后的DSM数据与SRTM数据整合，剔除DSM数据中与水系要素图层匹配的噪声，得到去除目标建筑物高程信息的DEM数据。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明提供一种建筑物高程信息的获取方法，本发明使提取建筑物高程信息更加快速高效，为大范围提取建筑物高度信息提供了高效经济的解决方案。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于立体卫星影像自动提取建筑物高度的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，获取目标建筑物的原始卫星立体像对、SRTM数据和DOM数据；将所述SRTM数据和所述DOM数据作为绝对定向的定向点数据源；其中，所述SRTM数据作为定向点高程控制的数据源、所述DOM数据作为定向点平面控制的数据源；
S2，对目标建筑物的原始卫星立体像对进行预处理，对预处理后的像对依次进行相对定向和绝对定向，判断绝对定向后立体像对平面误差和高程误差是否均达到预设阈值，如果是，则生成用于提取DSM数据的核线影像，并进入S3；如果否，则重复S2；
S3，对得到的所述核线影像进行匹配处理，提取所述目标建筑物的初始DSM数据，参考DLG数据道路图层、地貌图层和目标建筑物的DOM数据，成品字形均匀分布选取检查点位，分别提取检查点位在SRTM和DSM的高程值，并求得各检查点位检查点残差值，统计检查点残差值计算出高程中误差，判定检查点高程中误差是否符合预先设置的阈值，如果是，则进入S4；如果否，则返回S2，重新进行预处理，直至进入S4为止；
S4，参考DLG数据中所述目标建筑物的宽度和坡度，设定滤波处理参数，对初始DSM数据进行滤波处理，将滤波后的DSM数据导入的立体像对，然后通过立体设备检查所述目标建筑物滤波后的DSM数据是否符合预设检查范围，如果符合，则获得去除目标建筑物高程信息的DEM数据；如果不符合，则重新设定滤波参数，重新进入滤波处理并判断，直至获得滤除目标建筑物高程信息的DEM数据为止；
S5，将初始DSM数据与滤除目标建筑物高程信息的DEM数据整合到DLG数据中，将整合后的DLG数据中的目标建筑物图层数据按照房屋的属性进行分类处理、将目标建筑物图层数据按照房屋结构进行分割处理后，得到并存储目标建筑物的房屋图层；最后自动提取目标建筑物顶点高程值和地基高程值；
S6，将目标建筑物顶点高程值、地基高程值进行立体检查，判断顶点高程值、地基高程值是否均准确，如果是，则目标建筑物顶点高程值、地基高程值为目标建筑物的高程数据；如果否，则存在的异常高程进行立体修改，在步骤S2中的到的立体像对中采集正确顶点高程值和地基高程值，并将采集到的高程值作为目标建筑物的高程数据；
S7，结合DOM、DLG中目标建筑物的房屋图层，将建筑物顶点高程值和建筑物地点基高程值相减获得建筑物高程信息。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S2中，所述预处理为将所述原始卫星立体像对转换为8位tif格式影像，并对tif格式影像进行增强处理，所述增强处理包括建筑物边缘处理、图像反差处理、纹理处理和比值处理。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S2中，所述预设阈值为精度残差大于1个像素且不超过二倍中误差。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S4中，所述获得去除目标建筑物高程信息的DEM数据，具体按照下述步骤实现：依据DL G数据中水系要素图层确定检查范围，将在检查范围内的所述目标建筑物滤波后的DSM数据与SRTM数据整合，剔除DSM数据中与水系要素图层匹配的噪声，得到去除目标建筑物高程信息的DEM数据。
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