[發明專利]一種沿海城市時間序列土地利用信息提取方法

有效

• 申請號: 201611253105.3
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106650689B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 花利忠;章欣欣;陳曦;鄧富亮;欒海軍
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06T7/254;G06T7/246
• 代理公司: 泉州市潭思專利代理事務所(普通合伙) 35221
• 代理人: 麻艷

本發明公開一種沿海城市時間序列土地利用信息提取方法，包括如下步驟：采集遙感影像Landsat進行大氣校正，選取一組遙感分類特征構建遙感分類特征指數數據庫；采集數字高程影像DEM數據，得到高程數據和坡度數據；基于多特征的決策樹模型，根據沿海城市不同土地利用類型構建單分類特征指數或多分類特征指數的決策規則，并依據規則進行沿海城市土地利用逐級分類，最終確定決策樹的各個分支；時間序列遙感影像變化檢測，區分誤分和漏分地類；包括兩部分內容：進行分類精度的評價；輸出基于決策樹模型提取的土地利用分類圖。此種方法可大大提高沿海城市土地利用分類精度，解決沿海城市土地利用分類中的關鍵問題。

技術領域

本發明屬于圖像智能處理技術領域，涉及一種遙感影像信息提取方法，特別涉及一種沿海城市時間序列土地利用信息提取方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展，城市人口不斷膨脹，城市規模不斷擴張，城市環境和地表覆被也隨之發生巨大變化。實時監測城市發展、掌握城市土地利用信息是進行科學化、合理化城市規劃與環境管理的基本要求。當前全球60％左右的人口以及1/3的人口過百萬的大城市都分布在沿海地區。我國自北向南擁有18,000km的狹長海岸線，在包括渤海經濟區、長江三角洲經濟區和珠江三角洲經濟區等在內的海岸帶區域內，集中了全國70％以上的大城市、50％左右的人口和55％的國民收入。與此同時，由于快速城市化發展所帶來的人口、環境、經濟問題在沿海城市也尤為突顯。因此，無論是從世界范圍，還是中國范圍，沿海城市已然成為熱點研究區域，準確、快速地獲取沿海城市土地利用類型及其空間動態分布對于解決城市環境與社會經濟問題等方面均有重要意義。

遙感影像分類是城市土地利用信息提取的重要環節。目前一系列的遙感影像分類法，包括監督分類法和非監督分類法等傳統分類法，也包括神經網絡分類、支持向量機、專家系統分類法和遺傳算法等智能算法。但受“同物異譜，同譜異物”和地物空間結構的復雜性影響，傳統分類方法并不能很好地處理線性不可分的地物，其分類精度不高，往往難以達到分類要求，而多數智能分類法雖能有效提高分類精度，但其算法往往過于復雜，不易于理解與操作。因此，如何綜合多種分類方法的優點，探索利用中等分辨率影像解決多類別圖像的分類特征識別并滿足一定的精度，尚需深入研究。

近年來，基于知識的決策樹分類方法在遙感影像分類中應用廣泛。它是一種空間數據發掘的多步驟分類方法，可以方便地融合其它多種方法分層提取信息，減少每次分類所需識別的類別數，從而消除多類間的相互影響，有效提高各地物的提取精度，具有無法取代的優勢。但是目前建立的決策樹分類，多數直接對原始影像光譜特征進行閾值分割或稍加之GIS的輔助信息，過于單一，沒有充分挖掘影像光譜特征和地理信息特征，而且決策樹的決策規則的確定過多通過人工選擇，缺乏自動選擇特征及優化決策樹的措施。如果能選取一組具有代表性的分類特征并能穩定地用于不同城市土地利用類別之間的判斷，則決策樹分類方法的魯棒性和普適性就有可能得以極大提高。因此，分類特征的選取對于優化決策樹至關重要。

分類特征就是從眾多的分類數據中選取能夠表征地物類型特征的一組參與遙感分類運算的數據，既可以是遙感特征信息，也可以是非遙感特征信息如高程和氣溫等因子。目前常用的分類特征指數包括表征植被生長狀況信息的歸一化植被指數(NDVI)和修正的土壤調節植被指數(SAVI)，表征水體的歸一化水體指數(NDWI)和修正的歸一化水體指數(MNDWI)，表征建筑物特征的歸一化建筑指數(NDBI)，表征裸地的歸一化裸地指數(NDBaI)等。除此以外，對于難以區分的平原和山地植被類型則可選擇高程影像數據獲取高程信息作為分類特征。分類特征指數的構建為部分地物信息提取提供了一個快速、便捷、有效的途徑，它使得目標地物在所生成的指數影像上得到了最大的亮度增強，而其他背景地物受到普遍抑制，從而達到突出目標地物的目的。但是分類特征指數在提取地物信息時仍不可避免的要用到閾值分割，且同一目標地物受季相、地域等影響，其分割閾值可能不唯一，所提取的目標地物信息中往往摻雜其他地物信息噪聲。沿海城市土地利用分類中，植被陰影與水體、灘涂濕地與裸地以及建設用地與灘涂濕地兩兩之間的光譜特征接近，因此，直接利用單一的分類特征指數難以有效區分地物類別。

發明內容