[發明專利]一種融合興趣點大數據的城市不透水面信息提取方法

有效

• 申請號: 201710376992.1
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107220615B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 陳躍紅;安如;周亞男;黃理軍;陳正富
• 申請（專利權）人: 河海大學;江蘇易圖地理信息科技股份有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松;董建林

本發明公開了一種融合興趣點大數據的城市不透水面信息提取方法，首先，引入遙感超分辨率制圖技術，依靠地理學第一定律，從各像元的不透水面比例值中獲得其內部精細亞像元的不透水面空間相關性特征值；其次，從網絡地圖上爬取興趣點大數據，獲取各亞像元興趣點個數占所在像元興趣點總數的百分比；然后，將以上兩個步驟各亞像元的信息進行融合；最后，構建利用遙感影像和興趣點大數據的空間優化模型，獲取像元內部不透水面信息在亞像元尺度下的精細準確結果，進而實現城市不透水面信息的精確提取。本發明具有實用性強、模擬精度高等優點，適用于城市擴張、城市熱島效應及城市水資源保護等地學研究工作。

技術領域

本發明涉及一種融合興趣點大數據的城市不透水面信息提取方法，屬于地球空間信息技術領域。

背景技術

不透水面主要是指水不能滲入的人工表面，可作為許多領域的關鍵因子，如城市擴展、城市熱島效應及城市水資源保護等。從遙感影像中精確提取不透水面信息一直是國內外諸多學者研究的熱點。目前，主要包括四類方法：(1)基于像元硬分類；(2)基于像元軟分類；(3)基于對象分類；(4)基于人工神經網絡的相關方法。這些方法在各類影像中進行了不同應用嘗試，也取得了較好的效果。然而，這些方法依然存在幾類亟待解決的問題：(1)不透水面的提取精度依然有限，主要緣于不透水面常位于城市的復雜區域內，各類信息相互交錯；(2)混合像元問題在各類影像中依然存在，從而限制了不透水面信息提取的效果；(3)在中低分辨率影像中提取的不透水面信息常難以滿足城市所需高空間分辨率信息的數據需求；(4)大多數方法僅能得到各像元內不透水面信息的多少(不透水面的比例)，而無法確定各像元內不透水面具體的位置。

對于復雜城市區域造成不透水面信息提取精度的局限，常用的技術手段是利用輔助信息來降低提取過程中的不確定性以提高提取精度。如比較流行的LiDAR輔助數據，這類數據主要關注城市不透水面信息的幾何特征，而處理光譜特征較弱。對于混合像元問題，新型的超分辨率制圖技術正好能夠解決這個問題。超分辨率制圖技術首先通過將各像元切分為多個精細的亞像元提高空間分辨率，然后根據不透水面的比例信息，確定各像元內不透水面具體的空間位置，從而在解決混合像元問題的同時，能提供更高空間分辨率的不透水面專題數據，并確定不透水面在各像元內部的具體空間分布。

盡管超分辨率制圖可作為解決不透水面信息提取的潛在手段，但是其自身是一種欠定的技術，需要更多的有效約束輔助信息才能得到較高的精度。最近，一種與不透水面緊密相關的地理大數據(即興趣點)正日益增加且在諸多地學應用中得到了使用，其能夠為不透水面提供較好的輔助信息。興趣點是記錄和標記與人類活動緊密相關的點，比如各類路網基礎設施、房產小區、餐館酒店等。這些興趣點標記的人類活動區主要是位于城市不透水面，其能提供部分精確的不透水面信息，可作為輔助信息降低城市復雜環境中不透水面信息提在的不確定。因此，將遙感影像與興趣點空間大數據進行有效融合，對提高不透水面信息提取精度具有巨大潛力。

發明內容

目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種融合興趣點大數據的城市不透水面信息提取方法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種融合興趣點大數據的城市不透水面信息提取方法，包括以下步驟：

步驟1、預處理遙感影像，進行基于像元的軟分類獲取每個像元內不透水面所占的比例值，即不透水面比例圖；

步驟2、設定放大尺度因子S，將步驟1獲得的不透水面比例圖中各像元劃分為多個精細的亞像元，并進行超分辨率制圖，依靠空間相關性原理，以中心像元及其鄰域像元中不透水面的比例值，獲取中心像元內各亞像元不透水面的空間相關性特征值；

步驟3、從網絡地圖爬取興趣點大數據，統計每個像元和亞像元包含興趣點的個數，并計算各亞像元興趣點個數占所在像元興趣點總數的百分比；