结合VGI数据与资源三号遥感影像的路网整体构建

刘 波

流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室，东华理工大学，江西 南昌 330013

结合VGI数据与资源三号遥感影像的路网整体构建

刘 波

流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室，东华理工大学，江西 南昌 330013

地理空间数据是地理信息系统的血液，是数字地球、智慧地球、智慧城市建设的基础。地理信息的快速变化及数据采集方式的多样化使得多源数据的整合与集成技术成为地理信息科学发展的关键问题之一。特别是随着Web2.0和传感器技术的快速发展，为普通大众参与地理空间数据的生产与维护提供了必要的软、硬件支持。在此背景下，大量与空间位置有关的人类活动以各种形式的数据被记录下来，从而催生了大数据时代的来临。自发地理信息(volunteered geographic information，VGI)正是在这样一个背景下孕育而生，它主要的数据获取方式是依靠广大非地理信息背景的志愿者通过各种形式提供，这造成VGI不可避免地具有表达不一致、位置精度不可靠等特点，一定程度上影响了VGI的应用与发展。与此同时，随着我国高分辨率遥感卫星资源三号(ZY-3)的发射，为我们提供了全球覆盖的、高精度、高分辨率的遥感影像，为我国实现全球测图、“一带一路”工程提供了必要的基础数据。

考虑到自发地理信息的数据特点，将VGI数据与高精度的ZY-3遥感影像这两种数据源进行叠置、整合等相关研究，则必然会出现诸多不一致的地方。因此，本文以高精度ZY-3遥感影像为参考，以VGI项目中较成功的案例——OpenStreetMap(OSM)的道路网为例，探讨结合VGI数据与ZY-3遥感影像的路网整体构建中存在的相关问题。

本文主要研究目的：①首先探讨VGI作为DLG、导航地图服务的可能性；②通过与高精度的遥感影像进行配准，提高VGI的位置精度；③虽然VGI更新快、数据丰富，但其数据毕竟是志愿者提供，会有一些遗漏。如果要作为DLG、导航地图等使用，数据的完整性需要加强，因此需要对VGI中道路与从遥感影像上提取的道路进行整合，提高VGI路网的完整性，以促进VGI路网的进一步使用。围绕本文的研究目的，本文的主要研究内容包括以下几个方面：

(1) 为了探索OSM路网是否能为DLG、导航地图等服务及应用，本文选择了中国大陆上海、南昌和赣州3个大、中、小城市36 km2的区域和韩国首尔市36 km2的区域，从长度完整性和道路名称属性完整性两个方面与百度地图、谷歌地图进行比较分析，并得到一些有意义的结论。

(2) 从OSM路网结构及其拓扑关系出发，提出了OSM路网与资三遥感影像配准的方法。本文首先对数学形态学、路径开和路径闭运算进行了回顾，在此基础上，提出了基于路径开和路径闭运算的ZY-3遥感影像局部分割算法。利用该算法对OSM路网道路交叉点为局部范围的ZY-3遥感影像进行分割，得到道路交叉局部区域的二值图；利用模板匹配的思想，提出了OSM路网与ZY-3遥感影像同名特征点检测方法，得到若干同名特征点；根据获取的同名特征点，实现了OSM路网与ZY-3遥感影像的配准。为了验证本文提出的方法，选择了两个区域的数据对本文的方法进行试验验证。通过验证，本文提出的方法是可行的，并取得了较好的效果。

(3) 提出了以OSM路网为先验知识的ZY-3遥感影像道路提取方法。该方法主要是充分利用OSM的几何和属性(道路方向、距离、宽度等)信息，利用影像分割和SVM监督分类的方法提取城市区域的主干道路。本文利用两幅ZY-3遥感影像对本文提出的方法进行了试验验证。通过试验验证，本文提出的方法在城市道路提取方面具有一定的优势。

(4) 以ZY-3遥感影像上检测的道路为例，给出了结合OSM数据与ZY-3遥感影像的路网整体构建的策略，并利用已有的数据对该策略进行了解释说明。

Author：LIU Bo(1983—)，male，received his doctoral degree from Wuhan University on June 2016，majors in the conflation of spatial data

The Road Network Overall Construction Based on Volunteered Geographic Information and ZY-3 Remote Sensing Image

LIU Bo

East China Institute of Technology, Nanchang 330013, China

刘波.结合VGI数据与资源三号遥感影像的路网整体构建[J].测绘学报，2016,45(12)：1497.

10.11947/j.AGCS.2016.20160388. LIU Bo.The Road Network Overall Construction Based on Volunteered Geographic Information and ZY-3 Remote Sensing Image[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2016,45(12):1497. DOI:10.11947/j.AGCS.2016.20160388.

P208

D

1001-1595(2016)12-1497-01

国家自然科学基金(41201395)；流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室开放基金(WE2015011)

2016-08-12

刘波(1983—)，男，副教授，2016年6月毕业于武汉大学，获工学博士学位(指导教师：吴华意、王艳东教授)，研究方向为矢量与栅格数据整合。