[發明專利]一種山地地貌遙感提取方法

在審

• 申請號: 201711044816.4
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107861129A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 劉桂衛;李國和;喬平;陳則連;郭曉亮;鄧繼偉;周勇軍
• 申請（專利權）人: 中國鐵路設計集團有限公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01C21/16;G01S19/47
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)12214
• 代理人: 陳昌娟,田陽

技術領域

本發明涉及工程地質勘察領域，特別是涉及一種山地地貌遙感提取方法。

背景技術

地貌調查是鐵路工程地質勘察不可少的一個內容，在進行地層巖性、地質構造、不良地質、水文地質單元等調查時，往往先從地貌調查開始。根據地貌形態判斷地層巖性、地質構造、不良地質等的類別、性質和分布規律，是一種有效又普遍應用的方法。同時，地貌也是水文地質單元劃分的基礎。傳統的地貌劃分方法是通過地面調查或地形圖調查為手段進行的，在山區地貌調查中困難重重。近些年，出現了基于地形數據的地貌劃分方法，但無遙感影像信息，缺乏對真實地物紋理、界線和相互聯系等的認識，存在錯分的問題。

發明內容

針對現有技術進行山區地貌劃分中存在的問題，本發明提供一種山地地貌遙感提取方法，能夠實現利用遙感技術劃分山地地貌，有效減少大量山區地貌外業調查工作量，并能夠減少地貌錯分問題。

為此，本發明采取以下技術方案：

一種山地地貌遙感提取方法，包括以下步驟：

S1，獲取研究區的高分辨率遙感影像和數字高程數據；

S2，數據預處理：對步驟S1獲取的遙感影像進行處理，利用獲取的數字高程數據建立數字高程模型，對數字高程模型和處理后的遙感影像進行嚴格配準；

S3，地貌單元邊界提取與優化：利用所述數字高程模型提取地貌單元邊界，并利用遙感影像對邊界進行優化；

S4，提取各地貌單元的特征要素：計算各地貌單元的高程極值和起伏度；

S5，根據所提取的特征要素判別地貌單元的屬性：基于步驟S4得到的各個地貌單元的特征要素，依據山地地貌劃分標準，判別各地貌單元的屬性；

S6，地貌單元聚類分析：對各地貌單元的屬性進行檢查，對相鄰且具有相同屬性的地貌單元進行聚類分析，得到山地地貌劃分結果。

在步驟S1中，所述遙感影像包括衛星影像和航空影像，所述遙感影像的成像分辨率≥3m，優選的是，所述遙感影像為分辨率為2.5m的SPOT5和ALOS衛星影像、分辨率為2.1m的資源三號衛星影像以及分辨率更高的衛星遙感影像及數碼航攝影像，所述衛星遙感影像帶有有理函數傳感器模型(RPC)參數。

在步驟S1中，所述數字高程數據包括大比例尺地形圖上的等高線數據、高分辨率衛星影像立體像對數據、機載激光雷達獲取的高程數據，所述機載激光雷達獲取的數據帶有姿態定位參數，所述姿態定位參數包括全球定位(GPS)參數和慣性測量單元(IMU)參數。

所述對步驟S1獲取的遙感影像進行處理包括：利用遙感圖像處理軟件對步驟S1獲取的遙感影像進行輻射校正、波段組合、幾何精校正、分辨率融合和鑲嵌處理。

所述步驟S2中，建立數字高程模型(DEM)的途徑包括：

a)通過大比例尺地形圖上的等高線數據建立數字高程模型；

b)利用高分辨率衛星影像立體像對提取的高程數據建立數字高程模型；

c)利用LIDAR獲取的高程數據建立數字高程模型。

在步驟S3中：

所述地貌單元邊界提取的方法為：首先，將步驟S2獲得的DEM進行地形倒置，地形倒置后，實際的山地變為盆地，實際山地邊界變為盆地邊緣；之后，將地形倒置后的DEM發送到地理信息軟件，利用水淹分析提取盆地邊緣線，得到各地貌單元邊界線；

所述地貌單元邊界優化的方法為：將得到的各地貌單元邊界線與步驟S2得到的處理后的遙感影像發送到地理信息系統，進行疊加分析，利用遙感影像檢查和優化各地貌單元邊界線位置，完成各地貌單元邊界線優化；所述地貌單元邊界線優化包括：利用遙感影像檢查邊界線，調整局部邊界線，使其位于兩個山體中間，檢查時候如果存在沒有閉合的邊界線，則依據遙感影像中山體的走向對沒有閉合的邊界線進行連通處理。

所述地貌單元分割的方法為：基于優化后的各地貌單元邊界線，對步驟S2得到的DEM進行分割，得到各個地貌單元。

在步驟S4中，將步驟S3得到的各個地貌單元發送到地理信息系統，進行空間統計分析，分別提取各個地貌單元的特征要素，具體為：提取單個地貌單元高程的最大值H高和最小值H低，二者組成該單元的高程極值，所述高程最大值和最小值的差值即為該單元的起伏度|H|，以此類推，計算所有地貌單元的高程極值和起伏度，得到各個地貌單元的特征要素。

在步驟S5中，基于步驟S4得到的各個地貌單元的特征要素，依據山地地貌劃分標準，對步驟S3得到的地貌單元進行進行一級屬性判別，劃分大類；在此基礎上，對地貌單元進行二級屬性判別，劃分亞類，得到全部地貌單元的屬性。