[發明專利]基于GSSIM的土壤濕度空間分布特征定量分析方法

有效

• 申請號: 201611041855.4
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN107038700B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 劉英
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于GSSIM的土壤濕度空間分布特征定量分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據遙感影像數據，獲取研究區歸一化植被指數NDVI與地表溫度T_s數據，利用溫度植被干旱指數TVDI計算公式獲取每個像元的TVDI值；TVDI表達式為：

其中，T_s表示地表溫度；T_{s min}表示相同NDVI值對應的最小地表溫度，是NDVI-T_s特征空間中的濕邊；T_{s max}為研究區相同NDVI值對應的最大地表溫度，代表特征空間中的干邊；

2)構建雙拋物線型NDVI-T_s特征空間散點圖，并根據雙拋物線型NDVI-T_s特征空間獲取TVDI中T_smax、T_smin算法表達式：

T_{s max}＝a₁×NDVI²+b₁×NDVI+D₁

T_{s min}＝a₂×NDVI²+b₂×NDVI+D₂ (2)

其中，a₁、b₁、D₁ 、a₂、b₂、D₂ 為方程擬合系數；

3)根據公式(1)和公式(2)得到研究區每個像元的TVDI值；

4)計算研究區兩期TVDI影像的梯度結構相似度，其包括亮度、對比度和結構3個方面，其計算公式：

GSSIM(x，y)＝[1(x，y)]^α[c(x ，y)]^β[g(x，y)]^γ (3)

其中：

式中，l(x，y)、c(x，y)和g(x，y)分別為兩幅TVDI圖像的亮度比較函數、對比度比較函數和結構度比較函數；μ_x、μ_y為兩期圖像X、Y的TVDI均值，反映圖像的亮度信息；σ_x、σ_y為兩期圖像X、Y的TVDI方差，反映圖像的對比度信息；G_x(i，j)，G_y(i，j)分別為兩期圖像X和Y在(i，j)處的TVDI梯度幅值；c₁、c₂、c₃均為避免分母為零而設置的常數；參數α＞0，β＞0，γ＞0；一般取α＝β＝γ＝1，c₁＝(K₁L)²，c₂＝(K₂L)²，c₃＝c₂/2，K₁，K₂≤1，L是圖像中像素灰度的變化范圍；梯度結構相似度的值越高，圖像X和Y的TVDI值越相似，說明兩期影像的土壤濕度越接近，土壤濕度狀況變化不大；

5)根據公式(3)、(4)、(5)和公式(6)得到研究區每個像元的GSSIM值；

6)根據GSSIM大小，依據一定標準將土壤濕度進行劃分，得到待監測地區的土壤濕度空間分布狀況，為土壤濕度的評價提供依據；

所述步驟6)中根據獲得的GSSIM，將GSSIM劃分為3類，具體為：

將GSSIM值位于[0，0.25]的區域定義為突變區，并令其值等于零，說明兩期TVDI值發生了突變，土壤濕度狀況出現了較大變化；將GSSIM值在(0.25，065]的區域定義為變化區，說明兩期TVDI發生了改變，土壤濕度出現了變化；將GSSIM值大于0.65的區域定義為低變區，說明兩期TVDI值相近，土壤濕度狀況變化不明顯。