[發明專利]一種基于決策樹模型的多光譜遙感影像河流信息提取方法

無效

• 申請號: 201310727406.5
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103646246A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 張明;馮小香;李華國;鄭靜;劉哲
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所;天津水運工程勘察設計院;鄭靜
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06K9/62;G06T7/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術領域

本發明涉及多光譜遙感影像提取方法，特別是一種基于決策樹模型的多光譜遙感影像河流信息提取方法。

背景技術

河流水系是一類重要的地貌特征，也是陸地生態系統中變化最為活躍的區域之一。河流兩岸一般人口集中，工農業生產發達，河流的變遷受沿岸人類活動的影響較大。同時，河流洪水對河岸及沿岸人民生產生活具有重大危害，河流的變化監測對于水利、環保、防洪等領域具有重要的意義。

遙感是一種通過接收地物對電磁波的響應來探測地物特征的一種高新技術，它可以在不直接接觸地物的情況下，通過傳感器接收的電磁波信號來記錄地物的特征，然后根據地物的光譜特征，對地物進行解譯和識別。衛星作為遙感監測的重要平臺，可以發揮其對地的宏觀、同步、動態監測，與傳統方法相比，衛星遙感具有信息量大、成本低的特點，并且可以通過分析歷史影像數據，監測地物的變化特征。目前，衛星遙感已成為全球變化監測中的一種重要數據源。

衛星遙感的發展為河流的變化監測提供了一種便捷途徑，通過對提取的不同時期的遙感影像河流信息進行比較，有助于了解河流的變化。在很長一段時間內，遙感河流信息的提取采用的多是人機交互的目視解譯方式，工作效率低，且解譯質量受人為影響較大，解譯的質量不易控制。目前，遙感河流信息的提取正朝自動化方向發展。專利遙感圖像快速河流提取方法【CN101576957A】公布了一種基于種子點掃描的快速河流提取方法，對于河岸線的自動化提取進行了較為有益的探索，但該方法在河流出現分支或者存在橋梁截斷時，則需要添加新的種子點，過程較為復雜，同時該方法主要利用遙感影像的單波段信息，沒有充分利用地物的多光譜信息，對于在某一波段上光譜特征相似的兩類地物，可能會出現誤判現象，例如，可能將河流周圍的濕地、或是受遮擋的山體作為水體而歸入河流。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種高精度且快速的基于決策樹模型的多光譜遙感影像河流信息提取方法。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種基于決策樹模型的多光譜遙感影像河流信息提取方法，包括以下步驟：

步驟一，對獲取的Landsat?TM遙感影像進行預處理，分割出待提取的河流區域；

步驟二，將分割的河流區域進行地物分類，每類選取15～20個特征點，提取出其對應的TM1～TM5的像元值；

步驟三，根據提取的像元值，對不同類別地物的光譜特征進行分析，建立決策規則，并建立河流信息提取的決策樹模型；

步驟四，根據決策樹模型，對分割的河流區域影像所有像元進行處理，以生成水體與非水體兩類信息的二值化圖像；

步驟五，對生成的二值化圖像進行矢量化處理和后處理，獲得河流信息。

在所述步驟二中，根據河流周圍地物的光譜特征，將分割的河流區域進行地物分類為水體、似水體與非水體三類，其中水體包括河流和湖泊，似水體包括濕地和山體陰影，非水體包括林地、裸地和江心洲，且每類地物的特征點分布應均勻。

在所述步驟三中，決策規則為：通過設定單一波段閾值方式，先將所有像元中非水體部分像元提取出來，然后將余下像元中的水體部分像元提取出來。

所述決策規則具體為：先通過設定TM5>T1，將所有像元中非水體部分像元分離出來，其次通過設定TM2>T2將余下像元中的似水體部分像元分離出來，其中T1為TM5波段分離非水體部分像元的閾值，T2為TM2波段分離似水體部分像元的閾值。

所述步驟一中的預處理，為采用波段融合和幾何配準方法，利用多邊形作為邊界，對配準好的影像進行裁剪。

在所述步驟二中，通過繪制典型地物光譜響應曲線圖，來對不同分類地物反射光譜特征進行分析。

所述步驟五，具體包括如下步驟：設定河流邊界的最小長度閾值L1，遍歷水體邊界，剔除掉邊界長度L<L1的非河流邊界的雜點，保留L≥L1的河流相關邊界，獲得河岸線、江心洲邊線、河岸線長度、江心洲數量以及江心洲邊線長度等信息。

采用ArcGIS軟件工具建立提取河流信息的決策樹模型和對生成的二值化圖像進行矢量化處理。