[發(fā)明專利]一種不透水層的提取方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510324293.3
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104881659B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田玉剛;徐韻;楊曉楠;鄧雪彬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學（武漢）
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所11302
• 代理人: 房德權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感影像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種不透水層的提取方法及裝置。

背景技術(shù)

近年來，城市作為人口最為集聚和人類活動最為強烈的地區(qū)，其環(huán)境和氣候等日益受到關(guān)注；城市的擴展直接改變了土地覆蓋、土地利用的狀況，也直接影響局部的氣候、生態(tài)和環(huán)境。不透水層作為城市化進程和城市化率評估的重要指標，對分析評價城市地區(qū)的氣候、環(huán)境、水循環(huán)等具有重要的意義。

現(xiàn)有技術(shù)中，利用遙感影像進行的不透水層提取方法主要包括：監(jiān)督分類法、混合像元分解法、譜間關(guān)系法、不透水指數(shù)法等；但這些方法在進行大數(shù)據(jù)的處理過程中主要依靠人工提取，不僅耗時耗力，而且人為主觀影響嚴重。實際應(yīng)用中，普遍采用的方法是指數(shù)提取法，但指數(shù)提取法利用已有的不透水層指數(shù)在提取不透水層時無法將裸土部分剔除，導致結(jié)果不精確，在后續(xù)的提取過程中產(chǎn)生較大誤差；特別是在較干旱、裸土地表較多的西北地區(qū)，以及東部地區(qū)旱季影像上的提取中產(chǎn)生更大的誤差。

基于此，目前亟需一種新型的提取方法，重新構(gòu)建能夠有效區(qū)分裸土的不透水層提取指數(shù)，降低不透水層的提取誤差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明實施例提供了一種不透水層的提取方法及裝置。

本發(fā)明提供一種不透水層的提取方法，所述方法包括：

獲取衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)；

計算所述影像數(shù)據(jù)在λ波段的大氣層輻亮度ρ_λ，將所述影像數(shù)據(jù)預處理為輻亮度影像數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述輻亮度影像數(shù)據(jù)中的綠光波段影像數(shù)據(jù)和近紅外波段影像數(shù)據(jù)計算調(diào)整歸一化水體指數(shù)MNDWI；

當所述MNDWI不大于0時，在所述輻亮度影像數(shù)據(jù)中選取各類地物的純凈像元數(shù)據(jù)；

利用建筑線方程、土壤線方程及土壤陰影線方程確定垂直不透水層指數(shù) PBI的系數(shù)n；

利用公式PBI＝n*Blue-NIR計算PBI指數(shù)；

根據(jù)均值標準差法確定所述PBI指數(shù)的不透水層的提取閾值T；其中，

當所述PBI指數(shù)大于所述閾值T時，確定影像像元為不透水層區(qū)域；所述λ取值為自然數(shù)。

上述方案中，所述計算所述影像數(shù)據(jù)在λ波段的大氣層輻亮度ρ_λ包括：

根據(jù)公式ρ′_λ＝M_ρQ_cal-A_ρ計算未校正的λ波段大氣層輻亮度ρ′_λ；

根據(jù)公式對所述未校正的λ波段大氣層輻亮度ρ′_λ進行校正，獲取校正后的λ波段的大氣層輻亮度ρ_λ；其中，所述M_ρ為增益系數(shù)；所述Q_cal為λ波段的所述影像像元亮度DN值；所述A_ρ為偏置系數(shù)；所述θ_SE為當?shù)氐奶柛叨冉恰?/p>

上述方案中，所述根據(jù)所述輻亮度影像數(shù)據(jù)中的綠光波段影像數(shù)據(jù)和近紅外波段影像數(shù)據(jù)計算調(diào)整歸一化水體指數(shù)MNDWI包括：

利用公式計算所述調(diào)整歸一化水體指數(shù)MNDWI；其中，所述Green為所述輻亮度影像數(shù)據(jù)中的綠光波段像元數(shù)據(jù)，所述NIR為所述輻亮度影像數(shù)據(jù)中近紅外波段像元數(shù)據(jù)。

上述方案中，所述利用建筑線方程確定垂直不透水層指數(shù)PBI的系數(shù)n包括：

對所述不透水層的樣本散點進行線性最小二乘擬合，確定所述建筑線方程 y＝a_bx+b；

當確定所述不透水層所在區(qū)域存在山體陰影時，構(gòu)建土壤和山體陰影樣本數(shù)據(jù)，對所述土壤和山體陰影樣本數(shù)據(jù)進行最小二乘擬合，確定土壤陰影線方程y＝a_ssx+b；

利用公式計算所述垂直不透水層指數(shù)PBI的系數(shù)n；其中，n 與a相等。

上述方案中，當確定所述不透水層所在區(qū)域不存在山體陰影時，所述方法還包括：

構(gòu)建土壤樣本數(shù)據(jù)，對所述土壤樣本數(shù)據(jù)進行最小二乘擬合，確定土壤線方程y＝a_sx+b；

利用公式計算所述垂直不透水層指數(shù)PBI的系數(shù)n；其中，n 與a′相等。

上述方案中，所述根據(jù)均值標準差法確定所述PBI指數(shù)的不透水層提取閾值T包括：

對輻亮度影像數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計獲取PBI影像像元的均值μ和標準差ε；

利用公式T＝μ+ε確定所述PBI指數(shù)的不透水層提取閾值T。

本發(fā)明同時還提供了一種不透水層的提取裝置，所述裝置包括：