[發(fā)明專利]一種濕地水生植被幾何光學(xué)模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510045439.0
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104699953B
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周冠華;牛春躍;楊文娜;徐武健
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;A01G1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種濕地水生植被幾何光學(xué)模型，屬于光學(xué)遙感領(lǐng)域，在濕地遙感技術(shù)研究和水生植被反射特性分析方面具有重要意義。

(二)背景技術(shù)

自然界的濕地水生植被按照其生長習(xí)性可以分為挺水植被、浮水植被及沉水植被三類。自然狀態(tài)下水生植被的空間分布往往比較復(fù)雜，多呈現(xiàn)出不同種類的水生植被及水體交錯分布的情況，而水體及不同類型的水生植被又具有不同的反射特性。因此自然狀況下的濕地區(qū)域往往是典型的非均勻地物，在利用遙感影像進(jìn)行地表信息提取時需要考慮地表方向反射特性的影響。相對水體，水面及水生植被具有相對較高的反射率以及明顯的方向反射特性。因此，科學(xué)認(rèn)識水生植被的方向反射特性，對水生植被的分類、變化監(jiān)測等實際應(yīng)用具有非常重要的意義。

本發(fā)明借鑒陸地植被冠層幾何光學(xué)建模方法，提出了一種考慮水體及水面影響的處理方法，建立了一種濕地水生植被幾何光學(xué)模型，對于濕地遙感中正確計算水生植被方向反射特性，實現(xiàn)水生植被的分類與變化監(jiān)測具有重要的科學(xué)意義與應(yīng)用價值。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種濕地水生植被幾何光學(xué)模型。技術(shù)解決方案是：輸入場景基本參數(shù)，以圓柱體作為基本單元；將視場內(nèi)的面積分量分為水面以上及水面以下兩部分，計算只有一個基本單元存在時各個分量的面積；考慮基本單元的個數(shù)及相互遮擋計算視場內(nèi)各個分量的面積；計算各個分量的亮度；水面只考慮其透射，計算視場內(nèi)各分量亮度的加權(quán)平均；疊加水面反射的影響，計算水生植被場景的二向反射率。其具體步驟如下：

1一種濕地水生植被幾何光學(xué)模型，其特征在于包含以下步驟：

(1)輸入場景基本參數(shù)，以圓柱體作為基本單元；

(2)將視場內(nèi)的面積分量分為水面以上及水面以下兩部分，計算只有一個基本單元存在時各個分量的面積；

(3)考慮基本單元的個數(shù)及相互遮擋計算視場內(nèi)各個分量的面積比；

(4)計算各個分量的亮度；

(5)水面只考慮其透射，計算視場內(nèi)各分量亮度的加權(quán)平均；

(6)疊加水面反射的影響，計算水生植被場景的二向反射率。

2根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕地水生植被幾何光學(xué)模型，其特征在于：步驟(1)中所述的“輸入場景基本參數(shù)，以圓柱體作為基本單元”，具體計算過程如下：輸入場景尺寸、水深、圓柱體高度、圓柱體底面半徑、圓柱體個數(shù)，各個圓柱體的尺寸相同并且在場景內(nèi)隨機分布。

3根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕地水生植被幾何光學(xué)模型，其特征在于：步驟(2)中所述的“將視場內(nèi)的面積分量分為水面以上及水面以下兩部分，計算只有一個基本單元存在時各個分量的面積”，具體計算過程如下：

第一步：只考慮一個圓柱體，將視場內(nèi)的面積劃分為：水上光照冠層、水上陰影冠層、光照水面、陰影水面、水下光照冠層、水下陰影冠層、光照水底、陰影水底；

第二步：考慮水面以上部分，計算水上光照冠層、水上陰影冠層、光照水面、陰影水面的面積；

第三步：考慮水面以下部分，計算水下光照冠層、水下陰影冠層、光照水底、陰影水底的面積。

4根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕地水生植被幾何光學(xué)模型，其特征在于：步驟(3)中所述的“考慮基本單元的個數(shù)及相互遮擋計算視場內(nèi)各個分量的面積比”，其計算過程如下：

第一步：計算光照地面的面積比

其中，一個單元沿光照方向及觀測方向在地面投射陰影的面積分別為Γ_s與Γ_o，O為兩陰影的重疊面積，Γ為兩個陰影的并集，λ為單位面積上的基本單元的個數(shù)；

第二步：計算光照冠層分量的面積比

其中，β為單元中心位置在豎直方向分布的權(quán)重，取值從完全隨機0到高度相同1；f為蔭蔽系數(shù)；Γ_c為可視光照面面積；

第三步：計算陰影冠層和陰影地面的面積比

其中，K_t為陰影冠層的面積比，K_z為陰影地面的面積比。

5根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕地水生植被幾何光學(xué)模型，其特征在于：步驟(4)中所述的“計算各個分量的亮度”，具體計算過程如下：水面以上冠層部分的亮度為輸入?yún)?shù)，光照水面的亮度根據(jù)波浪水面反射模型計算，水面以下分量的亮度需要考慮水面透射及水體衰減的影響。