[發明專利]基于遙感影像和地形數據的大區域尺度黃土塬面提取方法

有效

• 申請號: 201911315664.6
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN111178372B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 劉凱;范晨雨;宋春橋;黃瀅
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G06V20/13
• 分類號: G06V20/13;G06F16/29;G06V10/26;G06V10/40;G06V10/54;G06V10/774
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

本發明公開了基于遙感影像和地形數據的大區域尺度黃土塬面提取方法。該方法首先采用面向對象的影像分析方法，提取黃土塬面的初始提取結果；其次，通過構建與黃土塬面空間相斥的徑流網絡，利用徑流網絡和分割單元的空間關系，并結合分割對象的局部地形特征，修正初始提取中錯分漏分現象，實現對塬面提取結果的修正。該方法算法設計簡單，對數據依賴程度低，可為區域土壤侵蝕調查、區域水土保持綜合治理等提供重要方法支撐。

技術領域

本發明屬于地貌學領域，特別涉及基于遙感影像和地形數據的大區域尺度黃土塬面提取方法。

背景技術

黃土塬是黃土高原一種重要的地理單元和地貌景觀。不同于黃土墚區和黃土峁區的“千溝萬壑”，黃土塬區雖然也有侵蝕溝的分布，但平坦和寬廣的塬面為其提供了大量優越的土地資源。黃土塬面也成為了黃土高原重要的人口聚居區和農業生產區，具有極高的社會經濟價值和生態保護價值。然而，在溝谷侵蝕的作用下，黃土塬面的萎縮一直持續發生，特別是在不合理的人類活動的影響下，近年來黃土塬面不斷被蠶食，造成了嚴重的經濟損失和生態危機，固溝保塬已成為當前黃土高原地區生態文明建設的一項重要工作（王小帆等，2019）。

黃土塬面的空間分布信息是開展黃土塬面保護的基礎性數據。雖然基于野外調查或地形圖、高精度影像等可以較為準確的判斷出塬面的分布，但對于大區域尺度研究而言，自動化提取算法必不可少。從地貌整體形態角度分析，黃土塬面屬于正地形，與之對應的是以黃土溝谷為主體的負地形?，F有研究中直接涉及黃土塬面自動提取方法的研究較少(仝遲鳴等，2014)，更多關注的是負地形黃土溝谷的自動提取，通過識別溝谷從而間接確定黃土塬面的空間范圍。對黃土溝谷的提取主要有三種方法：（1）基于地形因子提取溝沿線，主要是利用溝谷和非溝谷區域局部地形的突變性，如坡度、坡度變率、光照陰影等（Zhou?etal.,?2010;?Na?et?al.,?2018）；（2）基于圖像分析算法提取溝沿線，將DEM和影像視為一般圖像，采用邊界檢測等方法實現對溝沿線的提?。虒嵔?，2011；Song?et?al.,?2013）；（3）基于遙感圖像處理的方法，近年來研究大多采用面向對象影像分析的思路，該方法能夠克服前兩種方法在邊緣處的不連續性，具有較高的效率和精度（Liu?et?al.,?2016,2018）。

以上方法較好的解決對黃土溝谷信息的自動獲取，并間接用于了確定黃土塬面空間分布。但現有的方法體系仍存在兩點主要問題：第一，黃土塬面和黃土溝谷的空間分布并不是嚴格意義上的對應關系，在黃土塬區一般包含塬面、坡面和溝谷區域，因此，單純通過提取溝谷范圍無法準確確定塬面的空間范圍；其二，現有研究方法的效率較低，在大區域范圍的可推廣性仍不足，因此也限制了在區域尺度上開展黃土塬面信息提取。

參考文獻：

[1]?仝遲鳴,?周成虎,?程維明,?等.?基于DEM的黃土塬形態特征分析及發育階段劃分[J].?地理科學進展,?2014,?33(1)：42-49.

[2]?王小帆,?霍艾迪,?朱興華,?等.?隴東黃土塬區固溝保塬工程治理模式研究[J].?人民黃河,?2019(9).

[3]?Positive?and?negative?terrains?on?northern?Shaanxi?Loess?Plateau[J].?Journal?of?Geographical?Sciences,?2010(1):64-76.

[4]?晏實江,?湯國安,?李發源,?et?al.?利用DEM邊緣檢測進行黃土地貌溝沿線自動提取[J].?武漢大學學報·信息科學版,?2011,?36(3):?363-367.

[5]?Song?X,?Tang?G,?Li?F,?et?al.?Extraction?of?loess?shoulder-linebased?on?the?parallel?GVF?snake?model?in?the?loess?hilly?area?of?China[J].Computers??Geosciences,?2013,?52:?11-20.