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Journal of Geo-information Science >

2016 , Vol. 18 >Issue 5: 673 - 680

DOI: https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2016.00673

Orginal Article

An Automatic Scheme for the Remote Sensing Thematic Mapping in Large Area

  • LI Junli , 1, * ,
  • PAN Jun 2 ,
  • CHANG Cun 1 ,
  • BAO Anming 1
Expand
  • 1. Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, China
  • 2. State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University, Wuhan 430079, China
*Corresponding author: LI Junli, E-mail:

Received date: 2015-01-04

  Request revised date: 2015-03-22

  Online published: 2016-05-10

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《地球信息科学学报》编辑部 所有
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Abstract

Remotely sensed thematic mapping in large area is a hot and difficult topic in recent remote sensing mapping research. It is also a key factor that restricts the development of remote sensing application. The continental or global thematic mapping usually uses hundreds or thousands of scene images to cover the whole region, which causes the occurrence of overlaps in the coverage and induces time inconsistencies. How to eliminate the information redundancy between the adjacent images is becoming a crucial issue to the regional automatic thematic mapping in large area. The mapping accuracy and efficiency are the major sticking points in the large area mapping applications. In this paper, a new scheme designed for block splitting thematic mapping based on the constrained seamline networks is proposed. Firstly, the large study area is split into several small regions based on the uniform grids of Universal Transverse Mercator (UTM) Projection. Secondly, taking each uniform grid as a unit, with the lake boundary being set as the constraint, the mosaic seamlines are generated with respect to the image mosaic principles. Thus, each Landsat image is represented by a separated seamline polygon, which insures the lake boundaries would not be split. Thirdly, we combine the seamline networks of all UTM grids based on the generated seamlines between two adjacent UTM grids, and resultantly the seamline network for the whole region is built. Finally, each seamline polygon in the seamline network is taken as the valid mapping area of Landsat image, and then the lakes within each Landsat data are preserved inside the valid mapping area. The final lake mapping result is generated by combing all the lake layers. This method is tested on the Landsat 8 images for Central Asia in 2013 to generate a lake area map for the Central Asia region. 479 Landsat images are used to cover the whole study area. Except for the Aral Sea, Ala Nur, Balkash Lake and IssyKul Lake, all the other lakes lie inside the corresponding valid mapping areas. It is proved that the proposed method can effectively split the redundant area between two Landsat images; meanwhile, the lakes are not split by seamlines, so as to keep the integrity and accuracy of lakes. Compared with the lake mapping results in 2010, the number of lakes increased in 2013, while the areas of lakes decreased. The main reason of this phenomenon is that lakes in the plain deserts, such as Aral Sea, are experiencing changes of shrinking, while in the alpine regions, a lot of newly generated small lakes are emerging. The proposed method has two advantages: (1) during the image preprocessing stage, each Landsat image is analyzed to get a valid mapping area, and the lake mapping step is performed within this valid mapping area. As a result, each Landsat mapping region is restricted, which involves less computational time and editing work; (2) the valid mapping region is determined based on the lake constraint conditions; therefore, the seamline cannot cross the lake boundaries, which keeps the lake mapping results to be unique and accurate. However, this paper mainly focuses on the scheme and strategy of automatic thematic mapping, within which the detailed technologies of data flows and the seamline algorithm is still simplistic, and the accuracies and efficiencies of lake mapping is not thoroughly described. In future, its technical details and the stability of the algorithm will be improved continuously, and the continental or global scale lake mapping applications will be further studied.

Key words： remote sensing mapping; large area remote sensing; thematic features; automatic scheme

Cite this article

LI Junli , PAN Jun , CHANG Cun , BAO Anming . An Automatic Scheme for the Remote Sensing Thematic Mapping in Large Area[J]. Journal of Geo-information Science, 2016 , 18(5) : 673 -680 . DOI: 10.3724/SP.J.1047.2016.00673

1 引言

大区域遥感专题信息制图是近年来遥感制图研究的热点和难点,也是制约遥感应用拓展和遥感产业化发展的主要因素[1-3]。覆盖大区域、全球等往往需要数百景乃至上万景遥感数据,相邻影像间的重叠区面积大,重叠区信息的取舍费工费时,同时大区域覆盖还带来时相差异、云覆盖、数据质量等问题,加大了制图综合的工作量。特别是对于全球尺度中高分辨率的地表覆被分类或专题信息制图[4-5],采用传统的数据处理和制图综合方法会影响处理效率和制图精度。因此,大区域遥感专题制图的效率不仅取决于专题信息提取方法,还涉及冗余信息处理和数据质量控制等问题[6]。
遥感专题信息提取和地表覆被分类研究[6-9]已取得了重要进展,技术也日趋成熟,然而绝大多数主要应用于较小的区域,制图编辑工作量不大。大区域制图往往需要数百景影像,同时存在时相不一、质量各异[10]以及云和阴影遮挡等问题,增加了后期编辑的工作量。目前大区域制图方案主要分为2种：（1）采用影像镶嵌的方法将多景影像拼合成单个大区域影像,然后对其进行信息提取,解决了不同景数据的重复覆盖问题[1-3];（2）采用裁切的方 法[11-12]裁除相邻影像的重叠区域,然后提取裁切后各影像的专题信息,并拼合成最终专题图。然而,影像镶嵌会导致光谱畸变问题,影响了专题信息提取的精度,且拼合后的大影像数据处理复杂度高;裁切法忽略了专题目标的完整性,在重叠区内,单景影像中的完整地物目标有可能被裁切到多个影像,信息提取后的目标边界由多个时相的影像生成,造成了边界的不一致。因此,大区域的遥感专题制图在解决信息提取的自动化后,还需考虑数据处理流程的自动化,以提高专题制图的效率。
针对上述问题,本文以亚洲中部干旱区的Landsat 8湖泊制图为例,提出了一种基于约束接缝线的区域分块制图的流程化处理方法。该方法采用分区影像镶嵌的原理,首先将研究区按照全球通用UTM投影区进行分区分块,针对每个区域内的各景影像分别计算湖泊面特征约束的镶嵌接缝线,保证大多数湖泊在生成接缝线时不被分割;然后,对每个分区的接缝线再拼合,计算出全区域范围内各景影像的有效制图范围,并利用接缝线网络分别提取各景影像接缝线内的专题信息;最后,合并成大区域专题制图结果,实现专题制图过程的自动化,从而提高海量遥感数据制图效率。

2 大区域遥感专题制图的自动化技术流程

对于资源卫星级别的数据而言,单景遥感数据的幅宽大多在120~180 km之间,由于卫星轨道的设计特点,使相邻轨道遥感影像的纵向重叠度随纬度的升高而增加,故开展大区域的遥感制图往往需要数百景遥感数据,而如何处理相邻遥感影像间的重叠区是实现自动化专题制图的关键。影像镶嵌制图也涉及到影像重叠区内冗余数据选择的问题,本文拟通过影像接缝线网络[13-14]来解决。接缝线网络主要对影像镶嵌中各影像的有效空间范围进行划分,每景影像的接缝线多边形与其它影像没有重叠或缝隙,可解决镶嵌处理中冗余数据的选择问题。为此,本文拟采用接缝线网络的思路实现对大区域影像重叠区域的划分：首先获取大区域影像的接缝线网络;再根据每景影像的接缝线生成接缝线内的专题信息;最后拼合每个图层的专题信息得到最终的大区域专题图。同时,为了提高接缝线网络生成的计算效率,还需建立区域剖分网格,以建立区域分区的并行计算策略。以Landsat数据为例,本文设计的大区域遥感专题制图的自动化技术流程如图1所示,具体思路如下：
Fig. 1 A flow chart of the automatic large-scale remote sensing thematic mapping

图1 大区域遥感专题制图的自动化技术流程图

（1）大区域遥感数据的数据处理和区域剖分。选取覆盖研究区特定时段的Landsat遥感数据集,并采用横轴墨卡投影UTM（Universal Transverse Mercator）的全球投影分带网格[15-16]作为区域剖分的依据;同时,统一投影坐标,使同一UTM网格内的遥感数据投影坐标相同。
（2）信息提取和云监测。采用“图-谱”耦合理论[6]提取每景遥感影像的专题信息,并从Landsat 8质量控制文件中提取云和阴影信息[4],经过简单编辑形成专题产品和对应云掩膜产品。
（3）UTM网格内接缝线网络生成。对单个UTM网格内的遥感影像,首先计算其影像区域,并将云掩膜作为空白区叠加于影像区域,同时采用往期信息产品作为专题信息掩膜,这些掩膜区作为影像接缝线的约束条件,不能被接缝线分割;然后,通过影像镶嵌接缝线算法[14]生成相邻遥感影像生成接缝线,并与UTM格网内的所有接缝线组成接缝线网络。
（4）UTM网格间接缝线网络合并。对于相邻2个UTM网格生成的接缝线网络,首先找出边界相交的影像,分别按照边界相交的方向依次生成对应2景数据的接缝线,然后将所有UTM网格的接缝线网络合并生成最终的全区域接缝线网络。
（5）区域专题产品融合与编辑。根据全区域的接缝线网络,按照每景遥感数据的接缝线网格生成信息提取的有效边界范围,仅保留接缝线网格内的专题信息,然后拼合所有影像的专题信息,并手工拼合跨境的少量专题目标,生成最后的全区域制图结果。

3 亚洲中部干旱区湖泊的自动化遥感制图

本文以亚洲中部干旱区为例,采用2013年Landsat 8数据开展大区域湖泊制图试验（图2）。亚洲中部干旱区[8]主要包括中国干旱区、中亚五国和祁连山、昆仑山、喀喇昆仑山、天山、阿尔泰山等大型山脉延伸的地理区域,总面积为760万km2。亚洲中部干旱区是全球干旱区湖泊分布最密集的地区之一,据统计[11],2010年研究区湖泊总数为30 952个,总面积为49.67万km2。根据图1的技术流程,本文采用的大区域湖泊制图方案主要包括数据收集与区域划分、湖泊自动化制图、UTM网格内接缝线网络生成、UTM网格间接缝线合并、大区域湖泊制图与编辑5个步骤。
Fig. 2 Arid land in Central Asia and Landsat 8 grid division diagrams

图2 亚洲中部干旱区及Landsat 8网格划分图

3.1 数据收集及区域划分

本文采用2013年6-10月的Landsat 8数据作为亚洲中部干旱区湖泊制图的数据源[17],覆盖研究区共需479景。图2中的每个斜方格代表1景Landsat数据,数据采用轨道条带进行分幅,而Landsat的轨道条带主要依据世界参考系统2（WRS-2,World Reference System-2）和格网参考系GRS（Grid Reference System）形成的固定参考格网[16],并按照轨道号对纵向条带Path和横向景Row进行编码与组 织[16],每景Landsat覆盖的地理范围约3.2万km2,在经度和纬度方向上跨度约1.5º。这种数据组织方式使单景Landsat数据大小适中,适合影像浏览和管理,降低单景影像处理的计算强度,但也带来大量数据冗余,相邻Landsat的空间重叠度约30%~90%。图2研究区中479景数据总覆盖面积为1519.20万km2,其重叠区域约为研究区总面积的1倍,因此消除影像间的冗余信息是提高大区域专题制图效率的关键。
大区域数据的运算还需考虑海量数据的计算效率问题[18],需将大的区域划分为面积适中的小区域。本文采用通用横轴墨卡托UTM投影格网系统（图2）对研究区进行区域网格划分,使每个网格内的遥感数据量适中。UTM投影采用横轴等角割椭圆柱面投影[15],大多地球资源卫星数据如Landsat、SPOT、CBERS、HJ1A/1B等都采用这种投影系统。UTM投影网格是把南纬80º、北纬84º的地球表面划分为经度6º、纬度8º的格网系统,在纵向经度上,从180º经线将投影带编为1-60,每个投影带在纬度方向上划分为C至X共20个网格。每个网格用投影带号与字母组合标记,网格内包含30~40景Landsat 8数据。这样能够将大区域划分为较小的UTM格网,每个格网内的Landsat数据量不大,可作为一个单元开展运算,从而减少算法的复杂度,提高运算效率。

3.2 湖泊信息自动化提取

大区域遥感自动化制图需要实现遥感专题信息的自动化提取,本文采用“全域-局部”自适应阈值分割方法提取湖泊信息[19]：首先,采用归一化水体指数对Landsat影像进行全域阈值分割,得到初始湖泊水体单元与背景信息;然后,针对每个初始水体单元,在与之面积相等的缓冲区内采用分割迭代的方法确定最佳分割阈值,实现对每个湖泊边界的精准提取。同时,利用DEM分析地形因素对湖泊提取的影响,降低阈值分割过程中阴影和水体误判的情况,从而提高湖泊识别的精度。由图3的阿勒泰喀纳斯地区Landsat 8湖泊制图试验结果可知,单阈值提取往往无法剔除山体阴影的影响,而本文的方法能自适应地设置不同的阈值进行不同湖泊的提取,且能借助DEM地形分析消除山体阴影对湖泊的干扰。
Fig. 3 The automatic information extraction of the “Global-Local” lake

图3 “全域-局部”湖泊自动信息提取示意图

3.3 UTM网格内的接缝线网络自动生成

在大区域遥感制图过程中,按照UTM网格将其剖分为若干较小的区域,且每次参与运算的影像数量要适中,才能有效地提高算法效率。对每个UTM网格的28~34景遥感数据,将云掩膜作为空白区域,以2010年生成的湖泊图层[11]作为限制条件,采用影像镶嵌的原理计算各景影像接缝线,形成接缝线网络,并把每景影像对应的接缝线网格作为其有效制图范围。本文采用影像镶嵌接缝线自动生成方法[13],具体如下：
（1）图层边界和约束线的生成。构建每景影像带云掩膜的边界范围,云掩膜可从Landsat 8质量控制图层中获取,湖泊图层来自已生成的2010年亚洲中部干旱区湖泊制图[10],并作为接缝线生成的约束条件（图4（b））,使每景遥感影像的有效制图边界不能穿越湖泊。
Fig. 4 Seamline network generation within a UTM grid

图4 UTM网格内接缝线网络生成

（2）UTM网格初始接缝线的生成。按照轨道号依次计算相邻2景数据的重叠区,并基于Voronio图方法[13]计算重叠影像的分割线,每一段分割线连接起来就构成了初始接缝线网络。
（3）接缝线优化。根据相邻2影像重叠区的色彩差异,沿分割线寻找色彩差异最小的像元并连接成新的接缝线。同时,加入湖泊图层作为约束,当单个湖泊目标在重叠区范围内,新生成的接缝线需避开穿过湖泊。当湖泊目标过大,越过重叠区范围时,接缝线不用避开湖泊。图5以咸海为例,生成了咸海地区的接缝线网络,如果湖泊穿越影像重叠区,则按照接缝线优化算法确定边界。
Fig. 5 Seamline network generation of huge lakes

图5 大型湖泊的接缝线网络

按照这种方法生成的UTM网格的接缝线网络,可实现对UTM网格内的遥感影像进行没有冗余、无缝的空间剖分,每景影像有效制图范围内的影像质量高,不受云和阴影的干扰,而且有效地避免了湖泊被多幅图像拆分的情况,提高了湖泊制图的有效性。

3.4 UTM网格间的接缝线网络合并

在生成各UTM网格的接缝线网络后,相邻UTM网格间的网络接缝线还需按UTM网格的顺序拼合起来,形成UTM网格边缘图像的完整接缝线。具体方法是：首先找出每个接缝线网格的相邻遥感影像,确定其重叠区域,然后按照接缝线方法生成从上至下（或从左至右）的接缝线。接缝线生成的具体方法与上述3.3节相同。当2个UTM网格的接缝线网络拼合起来就形成较大区域的接缝线网络（图6）。
Fig. 6 Seamline network merging between adjacent UTM grids

图6 UTM网格间接缝线的合并

3.5 基于大区域接缝线网络的湖泊制图

所有UTM网格接缝线网络拼合结果如图7所示。从图7可看出,接缝线网络对区域内各景遥感影像进行了有效剖分,形成无重叠的有效制图区域,除了里海、咸海、巴尔喀什湖、伊塞克湖、斋桑泊、艾达尔湖等少数特大型湖泊以外,所有的湖泊都位于单景Landsat数据的有效制图区内。湖泊制图具体步骤如下：
Fig. 7 Large area lake mapping based on the seamline network clipping

图7 基于接缝线裁切的大区域湖泊制图

（1）图层裁切。针对每景Landsat数据的湖泊提取结果,采用有效制图区对其裁切,剔除有效制图区外的湖泊信息,并在矢量属性信息中生成面积字段和UTM格网信息。
（2）统一投影转换。由于生成的矢量湖泊图层的投影信息来源于对应的遥感源数据,而由于亚洲中部地区地域广大,即使同一UTM网格内的Landsat数据,其UTM投影也不同,需要统一成全球投影或区域投影才能拼合所有的矢量湖泊图层。为了方便,本文采用经纬度投影对所有的矢量湖泊图层进行投影变换。
（3）矢量图层拼合。投影统一后,拼合所有的湖泊图层,并对跨景、跨带的大型湖泊进行人工编辑,重新计算面积。然后,对拼合结果进行人工检查,改正少量遗漏或边界错误的湖泊矢量信息,得到最终制图结果（图7）。
2013年Landsat 8区域湖泊制图结果表明,2013年中亚全区域的湖泊数量为31 045个,湖泊总面积为49.32万km2。与2010年制图结果[11]相比,2013年提取的湖泊数量增多、面积相对减少,这主要是由于平原区域的大型湖泊（如咸海）面积萎缩严重,而山区新的微小型冰湖数量不断增加。

4 制图精度与效率分析

为了分析算法的精度和效率,采用文献[11]中2010年亚洲中部干旱区湖泊制图方法与之对比。它先对研究区每景Landsat 5数据进行自动湖泊信息提取,相邻间影像重叠区的湖泊采用人工边界的手段删除或拼合冗余的湖泊信息,并采用多期数据编辑和处理被云和阴影遮挡的湖泊。从2种方法的制图精度来看,二者的区别不大,湖泊制图均采用文献[19]的湖泊信息提取算法,该算法可实现单景影像高精准的湖泊制图。从制图效率上看,文献[11]中湖泊制图的大量工作消耗在重叠区湖泊编辑与完整性检查上,全区域的湖泊信息提取仅需要5~6 h,而处理重叠区湖泊取舍和完整性编辑工作消耗了3人次、2个月的工作量。而本文提出的方法重点是解决重叠区信息冗余的问题,而全区域有效制图区计算时间在6 h以内,湖泊信息取舍以及后期完整性检查所需时间有限,后期仅需要编辑算法漏掉的湖泊或被云遮挡的湖泊,仅在1 d之内即可完成,大大提高了制图的计算效率和自动化程度。
相比于传统的大区域湖泊专题制图,本方法具有以下优势：
（1）在影像数据预处理阶段,算法计算出每景遥感数据的有效制图区域,仅在有效制图区域进行湖泊信息提取,而其它区域被划分到相邻景的遥感数据,不需要湖泊提取,不仅减少了湖泊制图的计算量,而且减少了后期编辑制图的工作量。
（2）有效制图区域划分时采用了湖泊边界约束条件,拼接接缝线不会经过绝大多数湖泊,确定了重叠区影像内湖泊数据来源的唯一性,保证了湖泊边界的有效性。

5 结论

大区域自动化遥感专题制图是开展大区域、长时序环境变化和人类活动遥感监测的重要技术基础,也是近年来遥感技术发展到一定程度亟待解决的技术难题。本文提出了一套针对大区域遥感专题制图的自动化技术策略,引入遥感影像镶嵌的方法确定每景遥感影像的有效制图区域,解决了大区域制图过程中重叠区信息冗余的问题;同时,采用分区分块的策略,保证每次计算操作过程中的遥感数据量适中,提高计算处理和专题制图的效率。在现有技术积累的基础上,本文以亚洲中部干旱区湖泊制图为例,进一步发展了一套大区域湖泊专题制图的自动化策略,与现有的类似研究相比,在制图精度和制图效率上都有较大的提高,能够大幅度提 高湖泊制图的自动化程度,从而为开展大区域乃至全球的遥感专题信息制图提供了有益的实践。今后,将继续完善其技术流程,提高信息提取算法的稳定性,并将其推广到洲际或全球的湖泊专题制图应用中。

The authors have declared that no competing interests exist.

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
陈军,陈晋,廖安平,等.全球30m地表覆盖遥感制图的总体技术[J].测绘学报,2014,43(6):551-557.<p>本文针对全球30米分辨率地表覆盖遥感制图这一世界性难题，提出了以多源影像最优化处理、参考资料服务化整合、覆盖类型精细化提取、产品质量多元化检核为主线的总体研究思路，研发了影像几何与辐射重建、异质异构服务化集成、对象化分层分类、知识化检核处理等主体技术方法；用于制定了相应数据产品规范、生产技术规范，研发了多项生产型软件，用于研制了2000和2010两个基准年的全球）30米地表覆盖数据产品，将空间分辨率提高了1个数量级。</p>

[ Chen J, Chen J, Liao A P, et al.Concepts and key techniques for 30 m global land cover mapping[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2014,43(6):551-557. ]

[2]
朱鹏,宫鹏.全球陆表湿地潜在分布区制图及遥感验证[J].中国科学:地球科学,2014,44(8):1610-1620.由于城市化和农业垦殖等人类活 动不断增强,很多湿地生态系统受到侵占或干扰.保护湿地资源需要准确的湿地分布.然而由于湿地类型复杂多样,地面调查困难,大范围湿地分布制图很难完成. 目前还没有专门用于湿地保护和规划且有较高分辨率的全球湿地分布数据.采用水文、气候数据结合1 km分辨率的混合地形指数(CTI)数据,利用陆表湿地和地下水位的关系,模拟出不考虑人类活动影响状况下30 s分辨率的全球陆表湿地潜在分布区.这是最高分辨率的全球陆表湿地的潜在分布数据.模拟结果显示全球陆表湿地潜在分布区面积达到3.316×107 km2.用遥感获得的实际湿地数据对陆表湿地模拟结果进行精度验证,总体精度达到83.7%.本次模拟结果可以作为构建全球湿地实际分布数据库的基础.由 于模拟过程未考虑农业灌溉、建坝等人类活动对湿地的干扰破坏,因此本文对陆表湿地潜在分布区的模拟结果大于当前几种全球土地覆盖制图产品中湿地的面积.本 文采用方法所需数据相对较少,精度高于其他产品.

[ Zhu P, Gong P.Suitability mapping of global wetland areas and validation with remotely sensed data[J]. Science China: Earth Sciences, 2014,44(8):1610-1620. ]

[3]
廖安平,陈利军,陈军,等.全球陆表水体高分辨率遥感制图[J].中国科学:地球科学,2014,44(8):1634-1645.？陆表水体是地表覆盖的重要组成之一，是气候变化研究、生态环境评估和宏观调控分析等不可或缺的重要基础信息.本文介绍了全球地表覆盖遥感制图项目中陆表水体总体研制情况.项目通过收集、处理美国陆地卫星LandsatTM/ETM+、国产环境减灾星（HJ-1）等影像，实现了2000年、2010年两个基准年度的全球30m分辨率多光谱影像的有效覆盖，影像纠正精度满足1：20万制图要求，两期影像配准中误差控制在1个像元以内.根据30m分辨率尺度的水体光谱特征与几何形态，合理地设计提取指标，结合基于像元分类法简单易操作、面向对象分类法可综合利用各种规则知识的优势，开展水体信息的精细化提取，最后利用人机交互来进一步优化完善分类结果，实现全球水体的高精度遥感制图.完成的全球陆表水体数据成果GlobalLand30-water2000和GlobalLand30-water2010，属目前全球尺度下最高分辨率的分类成果，自评估总体精度为96%.该数据是开展全球陆表水体空间分布格局分析、揭示地域差异、研究时空波动规律以及进行生态环境健康诊断等相关研究工作的重要基础数据.

[ Liao A P, Chen L J, Chen J, et al.High-resolution remote sensing mapping of global land water[J]. Science China: Earth Sciences, 2014,44(8):1634-1645. ]

[4]
廖安平,彭舒,武昊,等.30m全球地表覆盖遥感制图生产体系与实践[J].测绘通报,2015(10):4-8.在以"多源影像最优化处理、参考资料服务化整合、覆盖类型精细化提取、产品质量多元检核"为主线的总体研究基础上,依托生产技术规范体系、全过程质量控制手段和支持环境,通过30m地表覆盖产品和技术设计、多源影像资料收集整合处理、分区按类型地表覆盖数据提取组织实施及数据产品集成与优化,构建了工程化的30m全球地表覆盖遥感制图生产体系,实现了预期的产品指标,完成了2000和2010两个基准年的30m地表覆盖数据产品研制。通过精度评价,该套数据产品分类精度达到80%以上。该生产体系的构建为开展较高分辨率全球地表覆盖数据产品研制、细化、更新奠定了基础,为开展大规模遥感影像信息提取、表达和应用起到了示范作用。

DOI

[ Liao A P, Peng S, Wu H, et al.The production system of 30 m global land cover mapping and its application[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2015,10:4-8. ]

[5]
张增祥,汪潇,王长耀,等.基于框架数据控制的全国土地覆盖遥感制图研究[J].地球信息科学学报,2009,11(2):216-224.土地覆盖研究是全球变化的一个重要内容。本文针对中国土地覆盖实际情况,从遥感制图角度和陆地生态系统观点出发,建立了一种基于陆地生态系统特点的土地覆盖遥感分类体系。充分利用目视解译的精确性和自动分类的快速性,在高精度目视解译数据提供的基本覆盖类型及其位置、边界的控制下,以250m分辨率的2005年MODIS植被指数产品为遥感分类信息源,获取主要类型的详细分类信息,并结合人机交互判读分析与相关资料等的综合运用,实现2005年全国土地覆盖遥感制图。对比实地调查结果的精度分析表明:土地覆盖制图的类型分类准确,基本上反映了各地区的土地覆盖特点和分布趋势,图斑格局与影像地理特征基本吻合,全国土地覆盖制图总体准确率为91%,各类型准确率也达89%以上。

DOI

[ Zhang Z X, Wang X, Wang C Y, et al.National land cover mapping by remote sensing under the control of interpreted data[J]. Journal of Geo-information Science, 2009,11(2):216-224. ]

[6]
骆剑承,周成虎,沈占锋,等.遥感信息图谱计算的理论方法研究[J].地球信息科学学报,2009,11(5):664-669.遥感应用的本质是投入专业知识从对地观测影像中提炼专题信息,并以之服务于各类分析与决策的过程。其中,信息计算是整个遥感应用服务技术链的基底。本文在传承地学信息图谱理论的基础上,提出了遥感&quot;图-谱&quot;信息耦合的空间认知理论,构建了&quot;像元&mdash;基元&mdash;目标&mdash;格局&quot;为一体的遥感信息图谱计算的理论方法体系,将其分为&quot;像元级&quot;和&quot;对象级&quot;两个层次,并阐述了高性能计算环境支持下,遥感信息图谱计算平台的设计开发思路及目前研发进展,总结了遥感信息图谱计算的发展趋势和重点研究问题。

[ Luo J C, Zhou C H, Shen Z F, et al.Theoretic and methodological review on sensor information tupu computation[J]. Journal of Geo-information Science, 2009,11(5):664-669. ]

[7]
陈燕妮,王宏.利用地理国情普查信息数据研究和实现地图自动化[J].测绘通报,2015(7):106-108.<p>基于地理国情数据快速成图应用需求,在常规计算机辅助地图编制方法的基础上,结合GIS数据及软件的特点,探索了由国情原始数据如何快速美观地实现地图自动化成图模式,完善了一些提高地图自动化程度兼美观制图的方法,对地理国情信息数据地图自动化成图提供了有意义的借鉴。</p>

DOI

[ Chen Y N, Wang H.Research and implementation of automatic map based on national census geography information data[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2015,7:106-108. ]

[8]
司连法,徐根才.基于地图数据库进行自动化制图的研究和实现[J].测绘通报,2009(4):61-64.结合实际应用,对基于地图数据库进行自动化制图工艺从技术优势、数据库建设内容、数据库制图系统功能、制图工艺等几个方面进行详细的介绍和分析。

[ Si L F, Xu G C.Map database based automatic map making: research and implementation[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2009,4:61-64. ]

[9]
夏列钢,骆剑承,王卫红,等. 遥感信息图谱支持的土地覆盖自动分类[J].遥感学报,2014,18(4):788-803.遥感数据的海量堆积与应用信息的匮乏日益凸显信息认知提取的重要性，在地学信息图谱方法论的指导下，同时参考视觉认知流程，提出了遥感信息图谱认知方法用于遥感数据的自动解译。在地理信息系统的统一框架下逐步挖掘多源遥感数据的“图”、“谱”特征并进行图谱耦合分析，通过多尺度分割、特征分析、监督学习等关键步骤完成“察觉-分辨-确认”的地学认知流程，初步满足自动化和智能化应用需求。在土地覆盖信息自动解译应用中建立了基于“图谱”先验知识的管理与运用机制以实现自动化，采用机器学习算法提升智能化程度，并以自适应迭代控制模型使结果精度向最优逼近。选取了珠江三角洲的试验区域进行了基于ALOS多光谱影像的土地覆盖自动分类，结果符合预期，说明了本文方法的可行性。

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[ Xia L G, Luo J C, Wang W H, et al.Land cover automatic classification based on RS-Informatic tupu[J]. Journal of Remote Sensing, 2014,18(4):788-803. ]

[10]
郭士德,林旭东,马廷. 高空间分辨率遥感环境制图的几个关键技术研究[J].北京大学学报·自然科学版,2004,40(1):116-120.在大量实际工作的基础上,分别对影像的空间分辨率和像素分辨率的选择,色彩的匹配与还原处理等具体技术问题进行了总结与讨论.实践证明,这些处理方法在具体的应用中取得了很好的效果.

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[ Guo S D, Lin X, Ma T.Some key techniques research in environmental mapping using high spatial resolution remote sensed data[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2013,30(6):961-970. ]

[11]
李均力,包安明,胡汝骥,等.亚洲中部干旱区湖泊的地域分异性研究[J].干旱区研究,2013,30(6):961-970.湖泊是干旱区气候与环境变化的 敏感指示器,了解干旱区湖泊的空间分布和变化特征,有利于正确分析和评估气候变化和人类活动对干旱区水资源的影响。采用2010年的Landsat遥感数 据资料,对新疆、中亚五国及其毗邻高山地区的湖泊制图,并分析该区域内湖泊的数量、面积的时空分布特征。研究表明:①2010年研究区域内大于0.01 km2以上的湖泊总数为30 952个,总面积为496 674.35 km2,其中哈萨克斯坦北部、阿尔泰山地区和昆仑山南麓是湖泊富集的地区。②湖泊数量与湖泊面积呈幂指数关系,湖泊面积每升高一个10的量级,该量级内的 湖泊数量下降4~6倍,湖泊面积增加1~2倍,与全球的湖泊分布相比,属于湖泊分布相对稀少的地区。③湖泊数量在纬度带的空间分布相对均一,大型湖泊集中 分布在41°~44°、46°和48°~50°的纬度带上;低海拔地区的湖泊数量多,面积大,高海拔地区湖泊数量多,面积小;山区、河谷湿地和哈萨克斯坦 北部草原湖泊数量多;荒漠区湖泊分布稀少。④近20 a来,高山地区湖泊与平原地区湖泊呈相反的变化模式,高山地区湖泊处于稳定或快速扩张态势,而平原地区的湖泊剧烈萎缩。

[ Li J L, Bao A M, Hu R J, et al.Remotely sensed mapping and areal differentiation of lakes in Central Asia[J]. Arid Zone Research, 2013,30(6):961-970. ]

[12]
沈占锋,李均力,夏列钢,等.批量遥感影像湖泊提取后的矢量拼接策略问题[J].武汉大学学报·信息科学版,2015,40(4):444-451.在遥感影像湖泊提取结果进行矢量化之后,需要对多景影像的湖泊提 取矢量数据进行拼接并形成湖泊信息专题图,不同的拼接策略直接决定区域湖泊数据拼接的效率.结合湖泊提取结果的矢量数据拼接与专题图制作问题,在分析矢量 数据拼接原理与过程的基础上,首先分析了两景矢量数据的拼接方法与最佳策略,重点研究了面向大区域多景矢量数据的拼接策略,提出了两种实用的高效矢量数据 拼接方法,即基于任务队列与基于间隔选择的策略,分析了不同策略的特点与适用情况.实际应用中,可以根据实际情况进行选择,较大程度地提高矢量数据拼接的 效率.

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[ Shen Z F, Li J L, Xia L G, et al.Vector data union policy of lakes extracted from multi remote sensing images[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2015,40(4):444-451. ]

[13]
潘俊,王密,李德仁.基于顾及重叠的面Voronoi图的接缝线网络生成方法[J].武汉大学学报·信息科学版,2009,34(5):518-521.？提出了一种新的顾及重叠的面voronoi图,并在此基础上提出了一种接缝线网络的自动生成方法。生成的接缝线网络是基于整体考虑的,对各正射影像覆盖范围进行了有效的划分,形成了每幅正射影像的有效镶嵌多边形,即对镶嵌有贡献的像素范围的多边形。这种划分是惟一的、没有冗余的和无缝的。采用这样的方式进行大范围的镶嵌可保证处理的灵活性与效率,避免误差的累积和中间结果的产生,且使处理结果与影像的顺序无关。实验表明,该方法切实可行。

[ Pan J, Wang M, Li D R.Generation of seamline network using area Voronoi diagram with overlap[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2009,34(5):518-521. ]

[14]
Pan J, Wang M, Ma D, et al.Seamline network refinement based on area Voronoi diagrams with overlap[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2014,52(3):1658-1666.Not Available

DOI

[15]
Stott P H.The UTM grid reference system[J]. Journal of the Society for Industrial Archeology, 1977,3(1):1-14.The Universal Transverse Mercator ("UTM") grid system is a locational device similar to latitude and longitude with great potential for precisely identifying historic sites in the U.S. and Canada. The system is shown on the topographic maps of both countries, and consequently the paper provides an introduction to topography and map scales. The development of plane coordinate systems in general is briefly traced beginning with their development in World War One. The paper provides a practical demonstration of a grid reference computation using the Delaware Aqueduct (SHOHOLA, PA 012921) as an example, and concludes by offering guidelines for the citation of grid references in several printing situations.

[16]
Hager J, Behensky J, Drew B. The universal grids: Universal Transverse Mercator (UTM) technical report TM 8358.2[EB/OL]. .

[17]
Arvidson T, Gasch J, Williams D, et al.Landsat-7 long-term acquisition plan: development and validation[J]. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 2006,72(10):1137-1146.

[18]
卫星,程承旗,童晓冲,等.基于全球剖分网格的大区域遥感数据快速拼接方法研究[J]. 地理信息世界,2015(2):34-39.由于遥感数据存在多种类型和不同分辨率,使之在检索、共享和整合拼接方面存在一定难度,导致在获取大区域遥感数据时,常用的基于元数据检索、共享和整合拼接的方法,数据使用率较低。对此,本文提出一种基于Geo SOT全球剖分网格的大区域遥感数据快速拼接方法,采用建立Geo SOT逻辑剖分索引的方式,对遥感数据实施剖分预处理,提高遥感数据拼接速度。最后,通过使用"天绘一号"卫星遥感数据进行对比实验证明,本文提出的大区域遥感数据快速拼接方法具有可行性和实效性。

[ Wei X, Cheng C Q, Tong X C, et al.Research of applying GeoSOT global subdivision grids method on fast mosaic of remote sensing data in large area[J]. Geomatics World, 2015,2:34-39. ]

[19]
Li J L, Sheng Y W.An automated scheme for glacial lake dynamic mapping with Landsat imagery and digital elevation models: a case study in the Himalayas[J]. International Journal of Remote Sensing, 2012,33(16):5194-5213.

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