CN108985281A - 一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法及系统。该方法包括:获取研究区域的时序遥感影像;对时序遥感影像进行预处理后得到像元的植被指数曲线数据;逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值,根据像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定像元的农田状态;得到农田特征提取结果图;利用高光谱遥感影像数据处理技术对非农田特征进行处理,提取出表示建设用地特征变化趋势的时空特征;对时间序列进行处理获得建设用地特征提取结果图。本发明的方法及系统能够精确的将建设用地与农田区分开来。
Description
技术领域
本发明涉及环境变化遥感解析领域,特别是一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法及系统。
背景技术
随着遥感技术的发展与成熟,基于遥感影像的计算方法也变得越来越多,遥感数据可用于对地观测研究,众多的遥感数据为多源信息协同处理提供应用潜力。数据融合技术能够在不增加成本的基础上,提高最终信息量,达到精确提取目标的目的。
目前建设用地、山体阴影等有着相似的反射特征,当前农田提取使用的数据基本为中高分辨率的极轨卫星图像,如Landsat系列卫星影像,这些卫星的重访周期较长,且通常在一天中的固定时间拍摄,无法利用短期时间序列数据进行农田信息提取。
城镇建筑用地是一个复杂的区域,是人类文明发展的基础,具有增长性和动态性,因此增加了认知识别的复杂度和难度。某些地区常年多云多雨。虽然目前在轨运行的光学传感器的遥感卫星已具备每天的重复对地观测,但仍然易受到云雨影响不能成像,导致现有的遥感技术中很难快速高效的将建设用地与农田区分开来。
发明内容
本发明的目的是提供了一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法及系统,能精确的将建设用地与农田区分开来。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法,包括:
获取研究区域的时序遥感影像;
对所述时序遥感影像进行预处理后得到像元的植被指数曲线数据;
逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值,根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图;
利用高光谱遥感影像数据处理技术对非农田特征进行处理,提取出表示建设用地特征变化趋势的时空特征;
对所述时间序列进行处理获得建设用地特征提取结果图。
可选的,所述植被指数曲线数据包括由多个特定时期顺序组成的时间序列和与所述特定时期对应的植被指数值。
可选的,对所述时序遥感影像进行预处理后得到像元的植被指数曲线数据,具体包括:
通过有理函数模型对所述时序遥感影像进行几何校正;
选定一个时相的遥感图像为基准图像,剩余时相的遥感图像作为待校准图像,利用与待校准图像上的同名点建立基准图像和待校准图像之间的几何畸变模型进行几何校正,实现不同时相遥感图像的图像配准。
可选的,逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值,根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图,具体包括:
在所述像元的植被指数值大于或等于所述种植作物农田阈值时,确定所述像元为农田状态;
在所述时期的植被指数值小于所述种植作物农田阈值时,确定所述像元为非农田状态;
确定所述像元的农田状态,生成农田提取结果图。
可选的,所述利用高光谱遥感影像数据处理技术对非农田特征进行处理,提取出表示建设用地特征变化趋势的时空特征,具体包括:
将所述时间序列数据集进行预处理操作,构建SAR影像时间序列,通过高光谱遥感影像处理,采用凸锥几何体混合像元分解的方法从非农田特征中提取出具有地物时空特征的时空端元。
可选的,所述对所述时间序列影像分类获得建设用地特征提取结果图,具体包括:
计算所述时空端元之间相互的光谱角θ,将所述光谱角数值作为角度阈值;依据时间序列上雷达散射信号的变化,获得建设用地特征提取结果图。
一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分系统,包括:
获取模块,用于获取研究区域的时序遥感影像;
处理模块,对所述时序遥感影像进行预处理后得到像元的植被指数曲线数据;
农田特征提取模块,用于逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值,根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图;
时空端元提取模块,用于采用高光谱遥感影像数据处理技术对非农田特征进行处理,提取出表示建设用地特征变化趋势的时空特征;
建设用地特征提取模块,用于对所述时间序列进行处理获得建设用地特征提取结果图。
可选的,所述处理模块具体包括:
几何校正单元,用于通过有理函数模型对所述时序遥感影像进行几何校正;
图像配准单元,用于选定一个时相的遥感图像为基准图像,剩余时相的遥感图像作为待校准图像,利用与待校准图像上的同名点建立基准图像和待校准图像之间的几何畸变模型进行几何校正,实现不同时相遥感图像的图像配准。
可选的,所述农田特征提取模块,具体包括:
比较单元,用于逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值;
农田特征提取单元,用于根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图。
可选的,所述时空端元提取模块,具体包括:
时空端元提取单元,用于将所述时间序列数据集进行预处理操作,构建SAR影像时间序列,通过高光谱遥感影像处理,采用凸锥几何体混合像元分解的方法从非农田特征中提取出具有地物时空特征的时空端元。
可选的,所述建设用地特征提取模块,具体包括:
角度阈值计算单元,用于计算所述时空端元之间相互的光谱角θ,将所述光谱角数值作为角度阈值;
建设用地特征提取单元,用于依据时间序列上雷达散射信号的变化,获得建设用地特征提取结果图。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明提供了一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法及系统,准确地获取了不同像元农田与建筑用地反映在遥感影像上的显著差异,实现高精度的农田状态与建筑用地状态监测,成本低、精度高,且实施的流程标准,简单易行,具有推广性,通过光谱角制图,构建时空端元光谱角的定量规则,对时间序列SAR影像分类获得建设用地特征,精确的将建设用地与农田区分开来。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法的方法流程图;
图2为本发明实施例一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分系统的系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供了一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法及系统,能精确的将建设用地与农田区分开来。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法的方法流程图。
如图1所示,一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法,包括:
步骤101:获取研究区域的时序遥感影像;
步骤102:对所述时序遥感影像进行预处理后得到像元的植被指数曲线数据;
步骤103:逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值,根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图;
步骤104:利用高光谱遥感影像数据处理技术对非农田特征进行处理,提取出表示建设用地特征变化趋势的时空特征;
步骤105:对所述时间序列进行处理获得建设用地特征提取结果图。
步骤102中所述植被指数曲线数据包括由多个特定时期顺序组成的时间序列和与所述特定时期对应的植被指数值;
步骤102中对所述时序遥感影像进行预处理后得到像元的植被指数曲线数据,具体包括:
通过有理函数模型对所述时序遥感影像进行几何校正;
选定一个时相的遥感图像为基准图像,剩余时相的遥感图像作为待校准图像,利用与待校准图像上的同名点建立基准图像和待校准图像之间的几何畸变模型进行几何校正,实现不同时相遥感图像的图像配准;
步骤103中逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值,根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图,具体包括:
在所述像元的植被指数值大于或等于所述种植作物农田阈值时,确定所述像元为农田状态;
在所述时期的植被指数值小于所述种植作物农田阈值时,确定所述像元为非农田状态;
确定所述像元的农田状态,生成农田提取结果图。
步骤104中所述利用高光谱遥感影像数据处理技术对非农田特征进行处理,提取出表示建设用地特征变化趋势的时空特征,具体包括:
将所述时间序列数据集进行预处理操作,构建SAR影像时间序列,通过高光谱遥感影像处理,采用凸锥几何体混合像元分解的方法从非农田特征中提取出具有地物时空特征的时空端元。
步骤105中所述对所述时间序列影像分类获得建设用地特征提取结果图,具体包括:
计算所述时空端元之间相互的光谱角θ,将所述光谱角数值作为角度阈值;依据时间序列上雷达散射信号的变化,获得建设用地特征提取结果图。具体的,采用公式:
计算光谱角θ。其中,Endmember表示时空端元;SAR表示时间序列;谱角θ计算公式为i和n为对应的时间序列日期。
图2为本发明实施例一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分系统的系统结构图。
如图2所示,一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分系统,包括:
获取模块201,用于获取研究区域的时序遥感影像;
处理模块202,对所述时序遥感影像进行预处理后得到像元的植被指数曲线数据;
农田特征提取模块203,用于逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值,根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图;
时空端元提取模块204,用于采用高光谱遥感影像数据处理技术对非农田特征进行处理,提取出表示建设用地特征变化趋势的时空特征;
建设用地特征提取模块205,用于对所述时间序列进行处理获得建设用地特征提取结果图。
所述处理模块202具体包括:
几何校正单元,用于通过有理函数模型对所述时序遥感影像进行几何校正;
图像配准单元,用于选定一个时相的遥感图像为基准图像,剩余时相的遥感图像作为待校准图像,利用与待校准图像上的同名点建立基准图像和待校准图像之间的几何畸变模型进行几何校正,实现不同时相遥感图像的图像配准。
所述农田特征提取模块203,具体包括:
比较单元,用于逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值;
农田特征提取单元,用于根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图。
所述时空端元提取模块204,具体包括:
时空端元提取单元,用于将所述时间序列数据集进行预处理操作,构建SAR影像时间序列,通过高光谱遥感影像处理,采用凸锥几何体混合像元分解的方法从非农田特征中提取出具有地物时空特征的时空端元。
所述建设用地特征提取模块205,具体包括:
角度阈值计算单元,用于计算所述时空端元之间相互的光谱角θ,将所述光谱角数值作为角度阈值;
建设用地特征提取单元,用于依据时间序列上雷达散射信号的变化,获得建设用地特征提取结果图。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (11)
1.一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法,其特征在于,包括:
获取研究区域的时序遥感影像;
对所述时序遥感影像进行预处理后得到像元的植被指数曲线数据;
逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值,根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图;
利用高光谱遥感影像数据处理技术对非农田特征进行处理,提取出表示建设用地特征变化趋势的时空特征;
对所述时间序列进行处理获得建设用地特征提取结果图。
2.根据权利要求1所述的一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法,其特征在于,所述植被指数曲线数据包括由多个特定时期顺序组成的时间序列和与所述特定时期对应的植被指数值。
3.根据权利要求1所述的一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法,其特征在于,对所述时序遥感影像进行预处理后得到像元的植被指数曲线数据,具体包括:
通过有理函数模型对所述时序遥感影像进行几何校正;
选定一个时相的遥感图像为基准图像,剩余时相的遥感图像作为待校准图像,利用与待校准图像上的同名点建立基准图像和待校准图像之间的几何畸变模型进行几何校正,实现不同时相遥感图像的图像配准。
4.根据权利要求1所述的一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法,其特征在于,逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值,根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图,具体包括:
在所述像元的植被指数值大于或等于所述种植作物农田阈值时,确定所述像元为农田状态;
在所述时期的植被指数值小于所述种植作物农田阈值时,确定所述像元为非农田状态;
确定所述像元的农田状态,生成农田提取结果图。
5.根据权利要求1所述的一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法,其特征在于,所述利用高光谱遥感影像数据处理技术对非农田特征进行处理,提取出表示建设用地特征变化趋势的时空特征,具体包括:
将所述时间序列数据集进行预处理操作,构建SAR影像时间序列,通过高光谱遥感影像处理,采用凸锥几何体混合像元分解的方法从非农田特征中提取出具有地物时空特征的时空端元。
6.根据权利要求1所述的一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分方法,其特征在于,所述对所述时间序列影像分类获得建设用地特征提取结果图,具体包括:
计算所述时空端元之间相互的光谱角θ,将所述光谱角数值作为角度阈值;依据时间序列上雷达散射信号的变化,获得建设用地特征提取结果图。
7.一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分系统,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取研究区域的时序遥感影像;
处理模块,对所述时序遥感影像进行预处理后得到像元的植被指数曲线数据;
农田特征提取模块,用于逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值,根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图;
时空端元提取模块,用于采用高光谱遥感影像数据处理技术对非农田特征进行处理,提取出表示建设用地特征变化趋势的时空特征;
建设用地特征提取模块,用于对所述时间序列进行处理获得建设用地特征提取结果图。
8.根据权利要求7所述的一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分系统,其特征在于,所述处理模块具体包括:
几何校正单元,用于通过有理函数模型对所述时序遥感影像进行几何校正;
图像配准单元,用于选定一个时相的遥感图像为基准图像,剩余时相的遥感图像作为待校准图像,利用与待校准图像上的同名点建立基准图像和待校准图像之间的几何畸变模型进行几何校正,实现不同时相遥感图像的图像配准。
9.根据权利要求7所述的一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分系统,其特征在于,所述农田特征提取模块,具体包括:
比较单元,用于逐像元比较植被指数值与预设的植被指数阈值;
农田特征提取单元,用于根据所述像元的植被指数值与植被指数阈值的比较结果确定所述像元的农田状态;得到农田特征提取结果图。
10.根据权利要求7所述的一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分系统,其特征在于,所述时空端元提取模块,具体包括:
时空端元提取单元,用于将所述时间序列数据集进行预处理操作,构建SAR影像时间序列,通过高光谱遥感影像处理,采用凸锥几何体混合像元分解的方法从非农田特征中提取出具有地物时空特征的时空端元。
11.根据权利要求7所述的一种基于时序遥感影像的建设用地与农田区分系统,其特征在于,所述建设用地特征提取模块,具体包括:
角度阈值计算单元,用于计算所述时空端元之间相互的光谱角θ,将所述光谱角数值作为角度阈值;
建设用地特征提取单元,用于依据时间序列上雷达散射信号的变化,获得建设用地特征提取结果图。
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