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基于DSM和DOM特征的城市变化检测 　　摘要：本文论述了城市地表模型（DSM）获取的几种途径、数据处理的过程，探讨了利用不同时期的DOM、DSM对比产生的色差、高差，特别是DSM的高差来发现变化，为城市规划和国土资源管理，研究城市变迁，规划土地利用提供服务。 　　关键词： 地表模型（DSM）；DOM；变化检测 　　中图分类号：F291.1 文献标识码：A 文章编号： 　　 0 引言 　　城市是地球上人类活动最为集中的区域，是人类社会、经济、文化、政治等活动的中心。随着城市化的发展，特别是进入上世纪90年代，我国城市化进程高速发展，城市发展和变化日新月异。如何及时掌握和发现城市的变迁和土地利用现状变化、控制城市土地和房产有效利用和合理开发，控制产业合理发展，是各级城市规划、国土管理等政府部门和相关研究机构十分关心的问题。 　　近年来，在影像自动化对比发现变化方面也有许多研究成果，这种方式存在效率低、强度大、误差大、漏检率高等问题。随着航测、遥感技术的不断发展，利用不同时期的遥感影像生成的正射影像数据（DOM，Digital OrthophotoMap）和包含城市建（构）筑物、植被的数字表面模型（DSM，Digital Sueface Model），采用相应对比和发现变化的计算机软件能够大大提高变化检测的效率和质量。DOM已经是一种成熟的产品，本文着重从DSM的获取、DOM和DSM的应用加以研究。 　　1 DSM获取 　　目前采用遥感方法获取城市高分辨率DSM有两种途径，一种是基于数码航测手段，通过数码航测、定向建模、生成核线影像、生成DSM；另一种是通过激光雷达（Lidar，Light Detection And Ranging）手段，Lidar直接获取三维激光点云，经过滤波和坐标转换就形成了DSM。 　　基于数码航测手段 　　目前专业数码航空摄影仪主要有美国Z/I公司的DMC、奥地利Vexcel公司的UCD、瑞士Leica的ADS40/80、国产的JXDC等。航空摄影获得航摄影像后，可利用数字摄影测量工作站如VirtuoZo、SSK、MapMatrix，或遥感影像自动化处理系统如DpGrid、像素工厂（Pixel Factory）、Realscape等。 　　基于数码航测手段在获得数码影像后利用摄影测量工作站或遥感影像自动化处理系统主要依赖于图像处理和特征匹配获取城市三维信息。通过定向、建模，生成核线影像，核线影像经自动和密集匹配后，得到粗略的数字表面模型。城市DSM有其自身的特点，城市的建设和发展，大量建（构）筑物的建造，造成城市的地形地貌相比他地区相比较为破碎，通常建（构）筑物的光滑表面和水面会干扰自动密集匹配成果，形成噪声，所以，自动影像匹配所形成的粗略DSM还需利用各种现有的基础地理信息，或在立体观测条件下，对噪声进行压制和处理，以其正确反映城市地表的地形地貌的特征。 　　1.2 基于机载Lidar手段 　　机载Lidar技术是一项自动化生成数字地形模型和数字表面模型的新技术。机载Lidar已经成为提取空间高精度三维信息的有效手段。该技术具有高效、高精度、全天候、低成本、信息丰富等特点，可以快速地生成高精度的DSM。目前国内拥有的机载Lidar设备主要有莱卡公司的ALS50I/II、LiteMapper5600、Optech公司的ALTM3100/Gemini等。它融合了激光扫描仪、IMU惯性测量单元、差分GPS、摄影仪以及航飞控制与管理系统等多种设备和技术。 　　1.3 DSM获取方法比较 　　数码航测和机载Lidar数据尽管都能经过处理，获取DSM数据，但在DSM数据精度、数据处理周期和成本等方面存在很大差异。 　　1.3.1Lidar是一种主动式遥感，机载Lidar数据获取在不考虑影像数据的情况下，可全天候采集，不受气候和昼夜的影响；机载Lidar获取的DSM其精度高、噪声小，能够获得较高精度的DSM数据。数码航测是一种被动式遥感，航摄受气候、季节和昼夜的影响因素较大，其精度相比机载Lidar获取的精度要低，水面和光滑平坦的地物面等都会对航测手段获取的DSM带来噪声。 　　1.3.2 由于Lidar数据处理方法简单，经过简单的坐标转换、航线数据拼接和滤噪处理就能获得DSM数据；航测获取数据后需要经过三处理、影像的密集匹配、噪声过滤盒DSM模型拼接等处理过程。相比航测数据处理过程，机载Lidar的数据处理的周期更短。 　　2 DOM和DSM的变化检测应用 　　城市的快速发展使得城市的变化日新月异，城市规划、建设和管理亟需一种科学的，发现城市变化的手段，利用不同时期的航空影像生成DOM和DSM，定期检测变化，指导城市规划、建设和管理。 　　2.1 变化检测的数据获取