[發明專利]基于Sentinel-2A數據監測森林覆蓋變化的方法

在審

• 申請號: 202010427807.9
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111652092A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 張貴;楊振興;盧海燕;周璀
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G01N21/17;G01N21/31
• 代理公司: 長沙思創聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 43215
• 代理人: 夏興友

本發明涉及森林覆蓋變化監測，具體涉及一種基于Sentinel?2A數據監測森林覆蓋變化的方法。本發明通過以Sentinel?2A遙感影像為數據源，從NDVI歸一化植被指數、NDWI歸一化水體指數、NDBI歸一化建筑指數等方面設計構建指數得到對應地物的識別方式，然后引入紋理特征和決策樹分類模型，通過光譜特征指數和紋理特征結合探究地物分類規則，運用決策樹分類模型進行地物分類，得到相應森林覆蓋面積，根據兩個時間節點森林覆蓋面積比較得到森林覆蓋變化情況。本發明的方案解決了在地物復雜，相似度高的區域，利用單一光譜特征無法較為精確的進行森林覆蓋變化監測的問題。本發明通過對Sentinel?2A影像的光譜特征和紋理特征結合研究，可以對地物復雜化和植被多樣化的地域進行精確地監測并提高監測時效性，并且經與實地考察核算后，本發明的方法與實地調查統計的結果一致性高。

技術領域

本發明涉及森林覆蓋變化監測，具體涉及一種基于Sentinel-2A數據監測森林覆蓋變化的方法。

背景技術

森林不僅為人類提供豐富的資源，同時作為生態環境的重要組成部分，對世界的發展意義重大。隨著人類活動和社會發展，森林資源大幅減少，快速準確的獲取森林覆蓋變化信息十分重要。對比耗時費力的傳統人工調查方法，遙感技術因快速、高效、范圍廣的優勢在森林覆蓋變化監測領域越來越被人們所重視。

目前已經有不少學者運用遙感技術對地物分類和森林覆蓋變化進行了研究。李世波等利用PCA算法對高光譜數據進行降維后，運用不同分類方法對東洞庭湖濕地植被進行分類識別。謝敏等利用高分一號和資源三號衛星影像作為研究數據源，對陜西省鎮巴縣進行林地資源動態變化研究。李和順等采用NDVI差值法對森林覆蓋變化進行監測。DeRose等、張連華等采用對遙感影像構建擾動指數的方法來監測森林變化。這些研究都取得了較好的結果，充分體現了遙感技術在地物分類和森林覆蓋變化監測方面的優勢。但是，在地物較為復雜，相似度較高的區域，使用單一的光譜特征進行森林覆蓋監測的方法，往往無法取得滿意的效果。另外，以往使用的遙感數據很難同時滿足高時效性、高分辨率和豐富的波段信息，而Sentinel-2A遙感衛星重訪周期短，空間分辨率較高，并且包括13個波段的信息，因此，使用Sentinel-2A遙感數據能進一步提高森林覆蓋監測的時效性和精度。

發明內容

本發明為克服現有技術的上述問題提供一種基于Sentinel-2A數據檢測森林覆蓋變化的方法，本發明的方案包括如下步驟：

1)選取待測地域兩個時間節點的Sentinel-2A遙感影像，以Sentinel-2A遙感影像為數據源，通過以下方面設計構建指數：

2)NDVI歸一化植被指數：NDVI公式如下：

式中，NIR為近紅外波段，R為紅波段；

3)NDWI歸一化水體指數，NDWI公式如下：

式中，G為綠波段；

4)NDBI歸一化建筑指數，NDBI公式如下：

式中，SWIR為短波紅外波段；

5)根據步驟2)-4)計算光譜指數結果繪制光譜反射曲線，得到對應地物的識別方式；

6)引入紋理特征，選取均值、同質性、相異性、方差、二階矩、相關性、對比度和信息熵8個參數紋理進行特征分析；進一步確立對應地物的識別規律；