陸鵬宇 百色市右江區(qū)土地儲(chǔ)備中心

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感技術(shù)也被廣泛的應(yīng)用于航天航空等事業(yè)。遙感技術(shù)在航天航空領(lǐng)域主要的應(yīng)用內(nèi)容為：利用遙感技術(shù)快速的、準(zhǔn)確的計(jì)算面積。我國(guó)傳統(tǒng)的面積計(jì)算方法，只能計(jì)算出分類圖像上某類的面積，而如果是想要計(jì)算分類圖像上某個(gè)斑點(diǎn)的面積就需要借助儀器的幫助或者選擇對(duì)斑點(diǎn)進(jìn)行染色，然后再用計(jì)算機(jī)掃描計(jì)算。但是這種方法的計(jì)算過程比較復(fù)雜，而且在計(jì)算過程中很容易出現(xiàn)大的失誤，所以這并不是最理想的、最快捷的計(jì)算方式。而就目前來看，利用遙感分類圖像進(jìn)行斑塊測(cè)量的效果是最好的。遙感分類圖像測(cè)量主要是根據(jù)圖形學(xué)的兩種方法，即逐行掃描法和點(diǎn)生長(zhǎng)法。

逐行掃描法和點(diǎn)生長(zhǎng)法，這兩種方法其實(shí)是來源于圖形學(xué)中的圖形填充的掃描轉(zhuǎn)換和種子填充。圖形填充的過程，通俗來說其實(shí)就是判斷一個(gè)點(diǎn)是否在一個(gè)已知形狀的圖形中。掃描轉(zhuǎn)換技術(shù)就是按照一條一條的掃描線來確定點(diǎn)的位置。從輪廓線開始進(jìn)行掃描，然后把點(diǎn)的位置確定在一個(gè)灰度當(dāng)中。種子填充法和掃描轉(zhuǎn)換法的方法不同，種子填充法是需要首先假設(shè)輪廓中存在一個(gè)已知的種子，然后再對(duì)種子附近的點(diǎn)搜索。如果這個(gè)點(diǎn)在輪廓線之內(nèi)就會(huì)成為新的種子；如果在輪廓線之外，就認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到了邊界。可以說種子填充法就是不斷尋找新種子的過程。對(duì)于遙感圖像中的斑點(diǎn)來說，它的形狀和輪廓都是未知的，所以如果想要利用上面兩種方法來進(jìn)行面積的計(jì)算，就需要對(duì)這兩種方法做出一定的改進(jìn)。

1 逐行掃描法

逐行掃描法其實(shí)就是由掃描法而進(jìn)化來的一種方法。這種方法的基本原理就是對(duì)每一行的圖像進(jìn)行分析，然后根據(jù)上一行的圖像的信息對(duì)本行圖像的信息來進(jìn)行確定。但其實(shí)在實(shí)際情況中，每行之間的圖像都有著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，所以就會(huì)有這很多種的變化，這也是這種算法的難度所在。而這種算法的最關(guān)鍵的問題就是判斷兩行之間的聯(lián)系，所以說在逐行掃描法中只要能合理正確的判斷兩行之間的聯(lián)系，就能夠很輕易地計(jì)算出斑點(diǎn)的面積。但是要注意，需要考慮到圖像可能分為很多個(gè)叉的情況。所以對(duì)于一行的圖像進(jìn)行檢查完以后，還要對(duì)下一行的圖像進(jìn)行檢查，看兩行的圖像之間是否有聯(lián)系。一般的比較方法是對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行比較，對(duì)于上一行圖像斑點(diǎn)的終點(diǎn)坐標(biāo)和下一行另一個(gè)圖像斑點(diǎn)的起始坐標(biāo)進(jìn)行比較，如果下一行的起始坐標(biāo)大于上一行的終點(diǎn)坐標(biāo)，則證明是另一個(gè)斑點(diǎn)。在逐行掃描法中還存在著很多種復(fù)雜的情況，所以需要對(duì)于這些情況的出現(xiàn)進(jìn)行預(yù)判。

逐行掃描法的基本步驟：

(1)建立初始化的斑塊鏈表和面積鏈表。

(2)從首行開始進(jìn)行面積的轉(zhuǎn)換，即對(duì)斑塊首尾的坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記。如果此行中沒有斑點(diǎn)則直接進(jìn)行第(5)步。

(3)對(duì)本行斑塊面積和上一行斑塊的面積之間的關(guān)系進(jìn)行判斷。如果是本斑塊的面積和上一行斑塊的面積不相鄰的話，則需要加入新的節(jié)點(diǎn)，并且要初始化此節(jié)點(diǎn)。

(4)如果本行的斑塊和上一行的斑塊之間存在相鄰的要素，就需要對(duì)上一行斑快的節(jié)點(diǎn)和面積進(jìn)行更改。

(5)當(dāng)上一行的圖像斑塊在本行中沒有對(duì)應(yīng)的面積時(shí)，就需要把上一行的斑塊節(jié)點(diǎn)刪除。然后轉(zhuǎn)到第二步，繼續(xù)進(jìn)行下一行的掃描。

逐行掃描法就是通過以上步驟的不斷循環(huán)來計(jì)算斑點(diǎn)面積的過程。逐行掃描法計(jì)算斑點(diǎn)面積的方法需要對(duì)可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行預(yù)判，而且要進(jìn)行對(duì)應(yīng)算法程序的設(shè)計(jì)。所以使用這種方法來進(jìn)行面積計(jì)算的時(shí)候比較復(fù)雜。因此在遙感斑點(diǎn)計(jì)算當(dāng)中，一般不采用這種方法。

2 點(diǎn)生長(zhǎng)法

點(diǎn)生長(zhǎng)法的操作步驟和逐行掃描法的操作步驟相比來說比較簡(jiǎn)單。它的主要原理就是通過掃描到一個(gè)點(diǎn)，可以把這個(gè)點(diǎn)理解為需要記憶的像素。然后再對(duì)這個(gè)點(diǎn)的周圍點(diǎn)進(jìn)行掃描，看看這些點(diǎn)中是否還有需要記的點(diǎn)，然后進(jìn)行不斷地循環(huán)，直到所有點(diǎn)都不需要記，這個(gè)時(shí)候就可以認(rèn)為所有的斑點(diǎn)圖像就已經(jīng)被采集完畢了，斑點(diǎn)的面積也自然而然的可以被計(jì)算出來。一般來說，點(diǎn)生長(zhǎng)法周圍有四個(gè)連接點(diǎn)或者是八個(gè)連接點(diǎn)，這樣兩種連接方式，但是在遙感斑點(diǎn)面積計(jì)算采用的種子填充法一般是采用八連接的方式。

點(diǎn)生長(zhǎng)法的基本步驟：

(1)逐行的進(jìn)行種子像素的搜索。如果此次搜索并不是第一次搜索，那就是從上次搜索的地方開始進(jìn)行搜索，每搜索到一個(gè)種子像素時(shí)，都要把它計(jì)入到堆棧中。如果對(duì)整體進(jìn)行了一次搜索以后，還沒有尋找到種子像素，那么就可以認(rèn)為算法結(jié)束。

(2)當(dāng)棧堆不是空值的時(shí)候，可以把里面的種子像素拿出來轉(zhuǎn)化為面積，然后進(jìn)行第三步；如果棧堆的值為空值，那么轉(zhuǎn)到第一步進(jìn)行。

(3)檢查像素周圍的八個(gè)連接點(diǎn)是否有需要記的像素。如果有，則轉(zhuǎn)回到第二步進(jìn)行。

這就是點(diǎn)生長(zhǎng)法的基本操作步驟。這種方法計(jì)算面積的最大優(yōu)勢(shì)是它可以計(jì)算任何形狀的面積，不用根據(jù)面積的不同輪廓進(jìn)行不同的計(jì)算方式。但是這種方法并不是完美無缺的，這種方法在進(jìn)行斑點(diǎn)面積計(jì)算的時(shí)候，需要讀取整個(gè)圖形的數(shù)據(jù)，而且還需要建立一個(gè)龐大的棧堆，所以使用這種方法最大的缺點(diǎn)是需要耗費(fèi)大量的內(nèi)存。而且在實(shí)際生活中使用這種方法的時(shí)候，我們能夠明顯的感覺到處理速度比較慢。但是這種方法相比于逐行掃描法來說，還是具有很大的優(yōu)勢(shì)的。雖然這種方法計(jì)算的速度沒有逐行掃描法的計(jì)算速度快，但是前期準(zhǔn)備工作比較簡(jiǎn)單。

3 兩種算法的對(duì)比和計(jì)算的結(jié)果

通過對(duì)兩種算法的試驗(yàn)過程進(jìn)行比較，我們可以得出點(diǎn)生長(zhǎng)法比逐行掃描法更加優(yōu)越。因?yàn)辄c(diǎn)生長(zhǎng)法在掃描過程中不需要考慮圖像的細(xì)節(jié)，雖然點(diǎn)生長(zhǎng)法會(huì)占用很大內(nèi)存，并且處理的速度相對(duì)比較慢，但是因?yàn)樵谟?jì)算面積時(shí)沒有特殊的要求，所以應(yīng)用點(diǎn)生長(zhǎng)法在短時(shí)間內(nèi)就可以完成。而逐行掃描法的處理速度相對(duì)比較快，因?yàn)橹鹦袙呙璺ㄔ谔幚磉^程中每次只需要讀入一行的圖像數(shù)據(jù)，并且建立每一行中圖像塊和面積快有關(guān)的節(jié)點(diǎn)，但是，逐行掃描法卻需要對(duì)相鄰行間圖像塊的各種信息做出復(fù)雜和繁多的算法處理，因此，逐行掃描法是非常復(fù)雜的。綜合來看，點(diǎn)生長(zhǎng)法比逐行掃描法更加優(yōu)越。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，兩種算法都只能用于計(jì)算黑白二值圖像的面積。但是如果將程序稍加改變時(shí)，我們就可以應(yīng)用灰度值圖像，從而就可以利用計(jì)算機(jī)很方便的算出各種遙感分類圖處于空間不同位置的每個(gè)圖斑的像元素，最終就可以根據(jù)像元尺寸計(jì)算出面積。

綜上所述，在遙感應(yīng)用中，計(jì)算地類面積的方法通常有兩個(gè)步驟，第一步就是要獲取專題信息，在獲取專題信息時(shí)，我們要選擇合適的遙感分類方法或者邊界提取方法。第二步就是求解相關(guān)地類面積，求解相關(guān)地類面積時(shí)我們要構(gòu)造有效的地類面積公式，只有這樣才能完成相關(guān)計(jì)算。遙感分類精度和邊界提取精度是我們不能忽視的，必須在業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)的開發(fā)過程中引起高度的重視，因?yàn)樗麄儗?duì)求解面積方法的總體精度大于求解面積算法的總體精度。本文提出了兩種能夠準(zhǔn)確快速計(jì)算出分類圖像中各類各塊圖斑的面積，這兩種方法分別是點(diǎn)生長(zhǎng)法和逐行掃描法。這兩種計(jì)算方法的原理基本相同，主要是通過對(duì)基本像元進(jìn)行計(jì)算，然后求解面積。對(duì)于計(jì)算結(jié)果，如果圖斑不規(guī)則，那么就會(huì)出現(xiàn)邊界整合的誤差，但是從整體上來看，整個(gè)圖斑可能會(huì)出現(xiàn)誤差削減的情況，因此計(jì)算結(jié)果誤差會(huì)很小。