城市道路是城市的骨架，是地理信息数据的重要组成部分，道路信息的实时更新对于车辆导航、交通管理、突发事件快速反应、城市规划及城市相关研究等方面十分必要，但现存的道路信息更新方法无法满足社会对道路信息的现势性要求，需要新的技术方法来快速更新道路信息。现在的遥感技术能够提供大面积的实时或准实时的高分辨率遥感图像，为城市道路信息的获取提供了新的有效的手段。高分辨率遥感图像上地物形状清晰，其灰度、纹理、空间结构特征也越来越丰富，使得从遥感数据上提取城市道路信息成为可能，因此有必要研究高分辨率遥感图像上提取道路信息的技术方法。　　 本文在国家自然科学基金项目(40501047)“高分辨率遥感数据决策级融合方法研究”和(40771137)“飞行器导航图像匹配理论与方法研究”，以及北京大学数字中国研究院“为新研究基金”项目(W07SD010)“面向对象的高分辨率遥感数据道路提取实验研究”的支持下，利用2000年5月份南京幅IKONOS第三波段遥感图像作为实验数据，对高分辨率遥感图像道路频谱特征与提取方法进行了研究。在典型道路频谱特征分析的基础上，设计了增强地物线性特征的Gabor滤波器组，对线性特征增强后的图像进行分割，利用筛选的道路特征来提取道路信息。论文主要研究内容和结论如下：　　 一、分析了高分辨率遥感图像典型道路的频谱特征，为滤波器的设计奠定了理论基础。通过分析IKONOS图像上的频谱，发现通常道路在振幅谱图像上有相应的谱线，谱线方向与道路延伸方向垂直；当道路受其它地物影响时，若影响地物与道路方向近似，则对谱线表征无影响，但当地物影响了道路方向性特征时，会削弱谱线的突出程度，从而影响道路方向在角向分布曲线上的表征；道路在振幅谱对应谱线上的能量值分布最大，随着偏离谱线角度的变大，能量值分布变小；在道路对应的谱线上，能量值在低频大，在高频小；道路对振幅谱值的贡献，在低频贡献大，随着频率的变大，能量值波动性变小，不同道路在不同频率处的能量值贡献不同；径向分布曲线描述了能量值随频率的变化关系，可获知峰值能量处的频率，但能量峰值未必与道路有关；角向分布曲线描述了不同角度处的能量值分布情况，道路在角向分布曲线上有明显的峰值，峰值方向与道路方向垂直；对理想道路的角向分布曲线分析发现，若道路完全均质，则其能量全部在其对应的谱线上，因此角向分布曲线比径向分布曲线对于道路分析更为有用。对典型道路的相位谱进行了分析，发现相位谱包含有原始图像的主体结构信息，但无法直接获取道路相关信息，相位角与道路分布方向无关。　　 二、设计了一种线性特征增强的Gabor滤波器组，对滤波器组的参数进行了解算和确定，突出了地物的线性特征。根据道路的频谱特征，对常规Gabor滤波器组进行了改进，设计的滤波器组充分考虑了道路的振幅谱谱线特征和能量分布特征，把角向分布曲线的峰值方向作为滤波器的方向参数，并根据峰值的大小给予不同的权重。Gabor滤波器组的参数是相互关联的，对参数间关系进行解算可方便对滤波器组的控制与实现。滤波器组的参数决定着滤波器的性能，采用参数自适应获取和实验相结合的方法，可以有效的确定滤波器组参数。为突出道路的线性特征，需选择合适的图像大小，用图像区域平均街区长度和图像分辨率相除可获取合适的窗口图像。　　 三、采用由粗至精的道路信息提取方法，利用道路特征对道路信息进行了提取。对线性特征增强后的图像采用区域合并的方法进行分割，形成对象。采用理论分析和实验相结合的方法筛选了可有效识别道路的特征--长宽比、方向和面积特征。利用对象的长宽比、方向特征和组合对象后的面积特征粗略提取道路，利用道路的拓扑特征，采用方向优先的拓扑连接方法对粗提取的道路信息进行了完善，使道路连接成网。对提取结果的定性和定量评价发现，本文的道路信息提取方法提取了图像上的大部分道路，总体上提取的道路在道路中心线附近；定量评价指标道路标识度、完成度、正确度、冗余度和均方根误差分别为73.27％，69.48％，68.18％，2.15％，1.50。　　 论文对典型道路的频谱特征进行了详尽的分析，分析中所采用的方法可为其它地物的频谱特征分析提供借鉴，所得结论可为滤波器的设计和特征提取提供参考。所采用的首先突出道路线性特征，然后基于道路特征粗提取道路，最后用拓扑连接完善道路信息的方法可为高分辨率遥感图像道路信息提取提供参考。