[發明專利]一種耕地復種指數自動提取方法

有效

• 申請號: 201410030444.X
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103927430B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 邱炳文;李維嬌
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及遙感影像信息處理技術領域，特別是一種耕地復種指數自動提取方法。

背景技術

耕地復種指數是一年內耕地種植作物的次數。在我國人多地少的大環境下，保持長期穩定并適當合理提高耕地復種指數，不失為確保糧食安全的有效途徑。實時快速精準地監測全國范圍內耕地復種指數，對于實現農業可持續發展至關重要。耕地復種指數的提取方法分為兩類：一類是基于土地調查與農業統計的方法，另一類是基于遙感時序數據的方法。

傳統的基于土地調查與農業統計的方法，依據逐級統計獲取的作物播種面積和耕地面積對區域內耕地復種指數進行估計。該方法雖然簡單，但時效性差并且容易受到人為因素的干擾，難以滿足精準農業的需求。基于遙感時序數據的方法，一般基于遙感植被指數（Vegetation?index,?VI）年內時序數據，依據不同熟制（一熟制、二熟制、三熟制）的植被指數年內變化周期性特征，從而推斷該遙感影像像元的復種指數。

目前基于遙感時序數據的耕地復種指數研究主要集中在時序遙感數據的平滑擬合方法方面，復種指數判別方法仍以峰值法為主。峰值法的核心思想是：基于遙感時序數據，檢測植被指數的年內動態變化，特別是峰谷值的個數，來確定耕地復種指數。其方法簡單易行，從象征其生長狀態的植被指數中找到對應具有各自不同的生長峰的特點，具有一定的合理性。但峰值法抗噪能力弱，魯棒性不夠，通用性差。總之，通過遙感技術進行年內耕地復種指數監測的技術方法仍不成熟，正處在發展階段，迫切需要引入一種新型耕地復種指數自動識別方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耕地復種指數自動提取方法，該方法不需要依賴先驗知識，魯棒性好，分類精度高，自動化程度高。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種耕地復種指數自動提取方法，該方法基于時序遙感數據，具體包括如下步驟，

步驟S1：基于年內時序信號，獲取經連續小波分解的小波系數譜；

步驟S2：從連續小波分解獲得的小波系數譜中，分別提取一系列數值為正值的小波系數等值線；

步驟S3：依次統計每條小波系數等值線是否閉合，將其數量逐一保存在特征值變量N中；

步驟S4：依據特征變量N的最大值以及多條等值線是否重疊覆蓋尺度區間，建立熟制判別標準，進行耕地復種指數的自動提取。

在本發明實施例中，所述步驟S2，提取等值線的起始值為S，步長為P，終止值為M-P，其中S和P均大于0，M為小波系數譜中的最大值。

在本發明實施例中，所述步驟S3，判斷小波系數等值線是否閉合的依據為：該條等值線所經過的最大和最小尺度行均滿足以下條件：該行的記錄數為1或者該行中所有最相鄰點的列數之差不超過1。

在本發明實施例中，所述步驟S4，依據特征值變量N建立熟制判別標準為：若特征值變量N最大值等于1，則該像元為單熟制種植；若特征值變量N最大值等于2，則該像元為二熟制種植；若特征值變量N最大值等于4，則該像元為三熟制種植。

在本發明實施例中，若特征值變量N最大值等于3時，熟制判別標準為：若三條小波系數等值線所覆蓋的尺度區間的交集為非空時，判定該像元為三熟制種植，否則為二熟制種植。

該方法應用在耕地復種指數遙感、遙感影像自動分類領域中。

相較于現有技術，本發明具有以下有益效果：本發明具有基本不依賴先驗知識、魯棒性好、分類精度高、自動化程度高等特點，主要表現在：（1）基于小波變換的方法，本身具有較好的抗噪能力，能有效地消除小的偽峰谷值的干擾；（2）通過連續小波變換的方法，將原始時序信號轉換為一幅二維的小波系數譜，分別從時間與尺度維擴大與形象地刻畫原始時序信號，為進一步開展熟制識別奠定了基礎；（3）依據閉合的等值線與生長峰之間的對應關系，建立熟制判別標準，并且通過設置等值線搜索尺度區間、起始數值以及判斷獲得的等值線是否大致屬于同一尺度區間內等進一步地排除干擾，從而準確有效地提取耕地復種指數。

附圖說明

圖1是本發明實施例的實現流程圖。

圖2a為一熟制的MODIS?EVI年內時序原始數據信號圖。

圖2b為二熟制的MODIS?EVI年內時序原始數據信號圖。

圖2c為三熟制的MODIS?EVI年內時序原始數據信號圖。

圖3a為一熟制的MODIS?EVI小波系數譜。

圖3b為二熟制的MODIS?EVI小波系數譜。

圖3c為三熟制的MODIS?EVI小波系數譜。

圖4a為一熟制的小波系數等值線圖。