[发明专利]基于多时相遥感影像阴影提取城市建筑物高度的方法

权利要求书

1.基于多时相遥感影像阴影提取城市建筑物高度的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤一：获取包含目标区域的原始高分辨率遥感影像，对其进行裁剪、辐射定标、大气校正以及波段融合预处理，得到连续两年的目标区影像；

步骤二：结合影像分类的方法与经验知识，选择合适的训练区样本，利用支持向量机分类器对目标影像进行监督分类处理，然后对分类结果进行影像分类后处理，提取分类后处理结果中的阴影与建筑物转化为矢量区域，并将阴影矢量加载至目标区影像上显示；

步骤三：选取分类后处理效果准确的结果，沿着阴影投影方向即原始影像数据的卫星方位角绘制覆盖目标区域的等间距平行线段，将所作阴影方向平行线段与阴影区域进行求交集的处理，得到阴影方向的交集线段；或者用等间距平行线线段对阴影矢量区域进行分割，将每个建筑物对应的阴影区分割成多个等宽度的不规则图形；

步骤四：提取步骤三中得到的阴影方向的交集线段，逐一获取每个阴影区域对应交集线段的长度，去除最小值与最大值后求得平均值，作为该阴影在影像上的投影方向长度；或者打开每个阴影区域对应的属性表，统计分割的不规则多边形小区域面积，对属于同一阴影区域的多边形，求其平均值U，然后将不规则多边形视为一条边沿阴影投影方向，另一边沿建筑物轮廓的平行四边形，用面积平均值U除以间距，得到建筑物沿阴影方向的投影长度；

步骤五：太阳、卫星以及建筑物阴影三者间存在三种不同的关系，通过选取带有顶点的规整标志建筑，提取其对应的阴影矢量区域,并加载至影像上进行分析来确定三者间的关系；其中，阴影中轴线与标志建筑中轴线夹角为θ，若0°≤θ90°，则太阳与卫星处于同侧，此时步骤四所得影像上阴影方向的长度小于实际阴影长；若90°≤θ180°，则太阳与卫星处于不同侧，但此时步骤四所得影像上阴影方向的长度大于实际阴影长；若θ＝180°，太阳与卫星处于不同侧，但此时步骤四影像上所得阴影方向的长度即为实际阴影长；

步骤六：结合步骤五中夹角θ的情况，确定太阳、卫星以及建筑物阴影三者间的关系，利用原始影像中的太阳高度角、卫星高度角信息建立对应数学模型，计算建筑物高度；

步骤七：利用步骤六中得到的两个年份的建筑物高度，构造线性回归方程，从而得到目标建筑物高度精确的结果；

步骤八：利用影像分类后处理得到的建筑物面状矢量，结合步骤七中的建筑物高度信息，通过ArcScene10.2功能构筑相应的建筑物三维模型。

2.根据权利要求1所述的基于多时相遥感影像阴影提取城市建筑物高度的方法，其特征在于，所述步骤一中使用的原始高分辨率遥感影像是购得的WorldView影像数据，具有四个分辨率为1.8米的多光谱波段和一个分辨率为0.5米的全色波段，在影像上找到目标区域，利用目标区域的矢量图对各个波段进行裁剪；然后分别对裁剪后的多光谱波段和全色波段影像进行辐射定标、大气校正，消除大气分子和气溶胶散射对影像质量的影响；最后将处理过的多光谱波段与全色波段进行波段融合，得到分辨率为0.5米的目标区域合成影像，便于接下来的操作。

3.根据权利要求1所述的基于多时相遥感影像阴影提取城市建筑物高度的方法，其特征在于，所述步骤二中，训练区样本的选择首先需要凭借人工解译的经验，将目标区域影像中的所有地物进行分类，在中地物类别分为水体、建筑物、阴影、道路、裸地以及绿地六类；在ENVI中，每一类别选择20个样本后，对其进行样本分离性的评定，分离性大于0.9的符合要求，为合适的样本，否则需要重新进行选择；监督分类后，对分类结果进行主要成分分析以及聚类分析，是为了将分类的阴影以及建筑物聚合在一起，去除斑块，便于接下来阴影长度的计算。

4.根据权利要求1所述的基于多时相遥感影像阴影提取城市建筑物高度的方法，其特征在于，所述步骤三中的卫星方位角，以及步骤六中的太阳高度角、卫星高度角均是从所用原始影像数据文件中查找到的；步骤三中分割的不规则小区域数量要多，以便使得每个分割的小区域图形都能够近似抽象化为平行四边形。