高分辨率航空影像提取村庄建筑物信息的方法研究

高分辨率航空影像提取村庄建筑物信息的方法研究

村庄建筑物信息调查是农村地籍调查、农村建设用地利用现状调查和农村不动产权籍调查的主要工作。文章在高分辨率正射航空影像融合大比例尺地形圖而形成工作底图的基础上。通过图解影像获取村庄建筑物轮廓和面积，快速实现村庄建筑物信息调查工作。

标签：正射影像；地形图；图解影像

1 概述

为查清农村建设用地利用情况，加快农村建设用地规模控制、结构优化和布局调整，深化农村土地制度改革，保障农民合法权益，贯彻《江苏省关于节约集约用地的意见》（苏发[2014]6号）文件，依照《土地调查条例》、《地籍调查规程》和《不动产权籍调查技术方案》（试行）有关规定，江苏省厅统一安排实施农村建设用地调查相关工作。农村建设用地调查工作包括农村地籍调查、农村建设用地利用状况调查和农村不动产权籍调查。农村地籍调查方法的选择要充分兼顾农村宅基地、农房统一调查登记发证等后续工作的需要；以农村地籍调查成果中的宗地为基本调查单元，并叠加行政和权属界线等，依据工作底图及相关调查信息，形成農村建设用地利用状况调查成果；农村不动产权籍调查结合地籍测量一并开展房屋测量。房屋调查重点调查房屋的权利人、权属来源情况、建筑结构、建成年份、批准用途与实际用途、批准面积与实际面积等要素。

地籍调查成果是农村建设用地调查的基础，地籍测量又是地籍调查的重要内容，地籍测量主要有坐标解析法和影像图解法[1，2]。坐标解析法点位精度高，量算结果精确，但工作繁琐，成本较高。影像图解法依托高分辨率正射影像，利用计算机化处理方法，能够快速提取地物信息[3]。本文在高分辨率正射航空影像融合大比例尺地形图而形成工作底图的基础上。通过图解影像获取农村建筑物轮廓和面积，实现村庄建筑物信息调查工作。

2 试验

试验选址于江苏徐州市某郊区，区域内地势平坦、地物简单，主要包含农宅、厂房等建筑物。为试验开展，搜集0.3米分辨率航空影像数据、1：500比例尺地形图数据和农村地籍调查成果数据，通过航空影像几何纠正、影像和地形地籍数据套合，得到符合试验需求的基础数据。

首先，采用胡勇[2]等提出的面向对象分割提取建筑物信息的方法，遵循影像滤波、影像分割、特征分析、信息提取等步骤，由计算机和编程软件辅助，结合用户解译，提取建筑物边缘轮廓。面向对象图像分析可以利用包括颜色特征、形状、大小、纹理、和对象层相互关系，从而使目标分类和提取结果具有更好的语义区分，使其更加详细、精确。此外，图像对象的处理和分类可以重复进行并相互作用.在每一步提取中，都能产生新的信息和新的知识，从而有利于下一步

的分析，图像分割后，图像对象的大小、形状和相关特征信息可以用来进行下一步的分类，所需的图像信息和感兴趣的目标对象可以进一步通过对象处理和分类重复执行后提取出来[4]。

其次，图解法推算建（构）住物占地面积。高分辨率航空影像识别地物的类型或状况，主要从色、形、位三个方面体现，结合基础数据，可判别建（构）筑为红褐色或灰色、四边形、排列整齐的规则图斑，由经验丰富的技术人员，在现场建（构）筑物外立面图片分析基础上，利用ArcMap软件勾绘试验区建筑物边界，依靠ArcMap软件计算功能获取房屋建筑面积信息。

采用统计分析理论，结合村庄地籍调查数据，评价图解法精度指标，计算公式如下：

其中，θ是测量面积与实际面积的偏差绝对值，S是测量面积，是实际面积，δ是测量面积与实际面积的中误差，n是样本个数。

结合公式（1）、（2）计算δ，得：

结合图表分析如下：

（1）由图1知，建筑物面分类和建筑物轮廓存在部分不吻合现象。分析原因，图解法判读结果受航空图像空间分辨率、先验知识、熟悉程度，地块边界复杂程度等因素的影响[5，6]，影像分辨率制约成图质量。

（2）结合表1可以看出，图解数据精度和实测值精度接

近，图解影像提取建筑物信息是可行的[7，8]。

（3）实际工作发现，图解法依靠基础影像资料，可以内业完成边界特征明显房屋面积调查，相比解析法省去了外业工作，在资源利用和成本上体现出客观优势。

3 结论

基于0.3米分辨率的航空影像，利用图解法获取正射影像中村庄建筑物信息，实践结果表明：图解法在基础资料较好的前提下，能够显示其高效便捷性；图解法成果受航空影像分辨率制约，影像空间分辨率越高，图解精度越高；图解法能够满足农村建设用地测量目的，数据获取速度快，便于后期数据更新维护，并且在成本控制方面极具优势[9-11]。结果表明：在满足精度要求的情况下，在基础资料较好的前提下，能够显示其高效便捷性；图解影像需要经验丰富的技术人员和基础底图辅助，影像空间分辨率越高，图解精度越高。

农村地籍调查方法的选择要充分兼顾农宅、农房登记发证工作；以农村地籍调查成果中的宗地为基本调查单元，并叠加行政和权属界线等，形成农村建设用

地利用状况调查成果；农村不动产权籍调查结合地籍测量一并开展房屋测量。村庄建筑物信息调查是农村地籍调查、农村建设用地利用现状调查和农村不动产权籍调查的主要工作，在高分辨率正射航空影像融合大比例尺地形图而形成工作底图的基础上。通过图解影像获取村庄建筑物轮廓和面积，快速实现村庄建筑物信息调查工作。村庄建筑物信息调查不仅应该综合考虑工作目的，仪器设备，方法的可操作性等因素，而且还应该注意测量用途，精度与成本，数据更新等问题，通过试验区村庄建筑物信息提取实践，总结工作思路：

（1）搜集影像和地籍资料。（2）制作工作底图。（3）图解影像提取建筑物信息。（4）成果检核。（5）成果整理。（6）数据建库。

参考文献：

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[2]胡勇，张孝成，马泽忠，等.无人机遥感影像中农村房屋信息快速提取[J].国土资源遥感，2016，28（3）：96-101.

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[10]程效军，黄华区.扫描矢量化中的房屋轮廓半自动提取[J].遥感信息，2005（3）：46-48.

[11]姜友谊.基于遥感影像的农村宅基地地籍测量方法研究[J].测绘通报，2013（2）：31-33.