第31卷，第7期 2011年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 31,No. 7,pp2003-2006
July，2011
基于ALOS卫星图像阴影的天津市建筑物高度及分布信息提取
张晓美，何国金”，王威，焦伟利，王钦军
中国科学院对地观测与数字地球科学中心，北京100194
摘要光谱差异是提取建筑物阴影信息的一个重要依据。基于ALOS卫星图像阴影与建筑物高度关系的分析，文章闸述了依据阴影来估算建筑物高度的原理和方法，辅以数据融合的方法，利用多光谱影像中的光谱差异从ALOS全色图像中准确提取阴影信息，从而建立一种基于图像阴影提取城市建筑物高度及分布信息的标准化流程。同时，在天津的城市建筑物高度获取试验中，建筑物高度提取精度的抽样验证率达到
87.6%，初步显示出了ALOS卫量数据在城市建筑物高度测量方面的巨大潜力。关键调高分辨率卫星遥感影像；光谱差异；朗影；建筑物高度
中图分类号：TP751.1文献标识码：A
引言
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2011)07-2003-04
阴影信息提取程序；在阴影提取中，也可以利用纹理信息和特征对影像进行各种分析和处理1.12]，这对于提高测算精度是十分有利的。本文综合分析ALOS卫星成像过程中太阳、
阴影是高空间分辨率遥感影像中最常见的问题之一，对于某些应用，朗影可能是一种干扰因素。但是，对于一费特定的应用目的，阴影也是一个重要的信息，可以利用城币建筑物的阴影计算建筑物的高度信息，从而成为利用单幅影像进行建筑物高度信息提取的一种重要方法[15]，
ALOS卫星2.5m全色分辨率数据主要用于建立高精度数字高程模型。星下点成像模式幅宽70km，重访周期46d，目前基本能满足我国绝大部分城市建筑物高度信息提取的需要。由于全色数据具有2.5m的高分辨率和70km的幅宽，以及星下点成像的特点，使得在获取大范围城市建筑物高度信息方面具有一定的潜力。分析AL(OS卫星成像的几何特性，建立测高模型，并进行ALOS图像阴影提取城市建筑物高度信息具有重要的应用价值。
阴影测高的方法主要利用建筑物及阴影成像几何模型，通过建立阴影长度与对应建筑物高度的关系来计算建筑物。 Cheng(和Thie]等建立了阴影与建筑物高度模型，并辅以高精度地形图去除了高程的影响；何国金等(*i提取SPOT影像中的建筑物的高度信息用于蜂窝式电话网站的布点和建设；Ye等[9利用2.5m的spot-5影像提取了北京地区高层建筑物的高度及分布信息；Shettigara等[10]又提出了一种在子像元级确定阴影边界的方法并发展了基于最佳阔值选择的
卫星、建筑物、阴影之闻的几何关系，建立了阴影测高模型，并进行阴影信息的提取和估算，从而生成建筑物的高度信息。
城市建筑物高度估算原理和方法 1.1太阳、建筑物、阴影的关系
在遥感影像上，由于太阳照射而形成的阴影是比较常见的。阴影在逐感图像上表现为低亮度值，尤其在多光谱波段组成的彩色图像上容易识别。当太阳光照射在物体侧面时，所形成的阴影反映了物体的侧面形状，另外，阴影还包含着物体的三维信息，通过阴影的特征分析可以大体确定建筑物的模型。
为了计算简化，假定如下条件是成立的：(1）物体垂直于地球表面；
(2）物体的影子直接投影在地面上；（3）影子从物体的底部开始。
在不考虑太阳方位角对建筑物阴影影响的情况下，太阳
高度角、卫星高度角与建筑物高度、阴影的相对几何关系如图1所示。
由图1可知，阴影的成像部分为L2=S一L1，则建筑物
收稿日期：2010-08-30，修订日期：2010-11-26
基金项目：国家自然科学基金项目(60972142)，天津主城区与城沽地区下垫面信息提取（201004)，自资源和地理空间基础信息库《卫星遥
感数据分中心》建设项目（发改投资[2007]2409号)资助
作者简介：张晓美，1978年生，中国科学院对地观测与数字地球科学中心助理研究员
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