在空間信息技術(shù)的助推下，可見光、熱紅外、微波、激光雷達(dá)以及無人機(jī)等遙感技術(shù)得到飛速發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)源越來越多、分辨率越來越高、數(shù)據(jù)量越來越大，不斷增長的海量數(shù)據(jù)不但催生新的應(yīng)用場景，也對遙感影像的處理提出了新的挑戰(zhàn)。
對遙感解譯工作高效率、高精度、大范圍的需求，已漸漸超出傳統(tǒng)目視解譯的極限，而計(jì)算機(jī)全自動遙感影像解譯通常依據(jù)對象間有明顯特征區(qū)別的對比來將全圖劃分，不適合高層語義的地物提取，只能依據(jù)底層特征(如灰度、邊緣、紋理等)尋找特征規(guī)則，故其雖在中低分辨率的遙感圖像計(jì)算機(jī)自動分類中得到了很好的應(yīng)用，但高分辨率遙感影像由于信息量過于豐富和各種細(xì)節(jié)及差異造成全自動影像解譯的結(jié)果或難以達(dá)到高準(zhǔn)確率，或需要太多的人工編輯因而沒有實(shí)用性。人機(jī)交互式半自動提取，在添加少量手動標(biāo)記的基礎(chǔ)上，為計(jì)算機(jī)解譯提供人工判讀經(jīng)驗(yàn)，通過對交互經(jīng)過的采樣點(diǎn)進(jìn)行特征提取作為算法輸入，自動尋找與采樣點(diǎn)相似的對象，進(jìn)而提取出具有高級語義的前景物體，充分發(fā)揮人的目標(biāo)識別能力和計(jì)算機(jī)的快速計(jì)算能力，既可提高影像智能判讀的準(zhǔn)確度，又可最大限度減少作業(yè)員的工作量，提高生產(chǎn)效率，成為當(dāng)前較為實(shí)用可行的遙感影像解譯方法，為此MapGIS結(jié)合不同類型的目標(biāo)地物特征，推出快速選擇、邊緣吸附、半自動提取等遙感影像半自動提取工具。
一、快速選擇工具
對于高分辨率圖像來說，直接對圖像建圖求解會造成巨大的內(nèi)存和計(jì)算開銷，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)反饋。MapGIS快速選擇工具采用優(yōu)化的圖分割算法，極大減少圖節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，降低計(jì)算時(shí)間，適用于內(nèi)部紋理一致，邊緣清晰的目標(biāo)地物提取。該工具屬于漸進(jìn)式提取工具，即邊標(biāo)記選擇邊提取結(jié)果。工具支持左鍵增長和右鍵消減功能，操作便捷。
按下鼠標(biāo)左鍵并向未知區(qū)域拖動，可實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式的快速提取。當(dāng)“○”部分超出已繪制的輪廓時(shí)，輪廓會跟隨鼠標(biāo)的移動進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域擴(kuò)張。
左鍵增長示意圖
按下鼠標(biāo)右鍵并向已有目標(biāo)區(qū)域拖動，可實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式的區(qū)域消減。當(dāng)“○”靠近已繪制的輪廓時(shí)，輪廓會跟隨鼠標(biāo)的移動進(jìn)行消減，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域輪廓的修正。
右鍵消減示意圖
快速選擇提取最終結(jié)果圖
二、邊緣吸附工具
針對柵格圖像中具有明顯邊界信息的地物，MapGIS邊緣吸附工具采用交互式的圖像分割與合成算法，通過簡單的操作以及少量的交互，即可快速提取邊緣明顯的目標(biāo)地物。
采集過程中，鼠標(biāo)沿著目標(biāo)地物邊緣移動，工具會自動吸附在邊緣，點(diǎn)擊左鍵，則保存該段吸附邊緣結(jié)果。
左圖黃色線為新增吸附的邊緣，右圖為邊緣吸附工具最終提取結(jié)果
三、半自動提取工具
MapGIS半自動提取工具支持大片自然地物提取與矩形建筑物提取，通過簡單的交互，即可實(shí)現(xiàn)對邊緣清晰且紋理一致圖斑的快速精確采集。
1、大片自然地物提取
大片自然地物提取功能適用于內(nèi)部紋理一致，邊緣清晰的大面積目標(biāo)地物，如林地、水域等;左鍵拖動鼠標(biāo)，標(biāo)記前景目標(biāo)，釋放時(shí)即會觸發(fā)半自動提取事件。
半自動提取結(jié)果(左)半自動提取結(jié)果增長(右)
2、建筑物提取
MapGIS半自動提取工具，支持異質(zhì)性差別大的矩形建筑提取和陰影覆蓋建筑物提取，可提取影像中不同紋理的房屋，提取結(jié)果可靈活進(jìn)行局部擴(kuò)充或縮減，達(dá)到不同形狀及紋理特點(diǎn)的房屋提取精度要求;針對房屋復(fù)雜的形狀特點(diǎn)，提供一系列強(qiáng)大的采編工具，支持多筆畫分別提取、圖形自動合并、重構(gòu)拓?fù)洌ＷC采集成果精度高、無拓?fù)溴e(cuò)誤。基于MapGIS半自動提取工具的矩形建筑物提取，可以高效實(shí)現(xiàn)房屋數(shù)據(jù)采集，大幅提高作業(yè)效率。
矩形建筑物提取功能對有陰影遮擋或內(nèi)部異質(zhì)性差別大但邊緣清晰的建筑物都有較好的提取結(jié)果。左鍵拖動鼠標(biāo)，標(biāo)記線盡可能覆蓋建筑物的2/3以上區(qū)域，即可提取出矩形特征的建筑物。
異質(zhì)性差別大的矩形建筑提取結(jié)果
陰影覆蓋建筑物提取結(jié)果
本半自動提取工具同樣支持左鍵增長和右鍵消減功能;對于不規(guī)則直角建筑物，可采取多筆畫分別提取，左鍵連續(xù)提取時(shí)，若當(dāng)前筆畫與前一提取結(jié)果不相交則得到的是兩個(gè)目標(biāo)建筑;若與前一結(jié)果相交，則會自動合并這兩個(gè)提取結(jié)果。
不規(guī)則直角建筑提取結(jié)果
下面以道路、河流面、自然地物、建筑物等目標(biāo)地物提取為例，通過MapGIS半自動提取工具結(jié)合人工經(jīng)驗(yàn)判斷提取，既提高了影像解譯效率，又保證了解譯的準(zhǔn)確度。
半自動提取河流面
半自動提取道路
半自動提取自然地物
半自動提取建筑物
遙感影像在自然資源、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)、水利、氣象、海洋、交通等各領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，是國家治理體系不可替代的“千里眼”，MapGIS半自動提取工具兼顧解譯準(zhǔn)確度與解譯速度，讓這只“千里眼”看得快、看得準(zhǔn)、看得透，為促進(jìn)地理空間領(lǐng)域的國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化貢獻(xiàn)GIS智慧!
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