[發(fā)明專利]基于遙感影像的丘陵區(qū)柑橘種植地塊監(jiān)測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010562660.4
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111709379B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝國雪;黃啟廳;楊紹鍔;覃澤林;曾志康;蘇秋群;張秀龍;馬燦達(dá);張家玫;林垚君
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/26;G06V10/774;G06V10/84;G06V10/764
• 代理公司: 廣西匯佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 45125
• 代理人: 林鵬

1.基于遙感影像的丘陵區(qū)柑橘種植地塊監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：獲取待監(jiān)測區(qū)域遙感中分影像和高分影像信息，并對影像進(jìn)行預(yù)處理以獲得高質(zhì)量影像；

步驟S2：采用3S技術(shù)通過對待監(jiān)測區(qū)實(shí)地采集解譯標(biāo)志，獲取包括柑橘多個(gè)不同地類的解譯標(biāo)志點(diǎn)，得到訓(xùn)練樣本及驗(yàn)證樣本；

步驟S3：以高分影像作為基底，疊加二調(diào)數(shù)據(jù)通過包括切割、合并、拓?fù)浔O(jiān)測處理完成地塊形態(tài)邊界更新；

步驟S4：計(jì)算中分影像的多時(shí)相影像特征NDVI、RVI、NDWI、NDRE1、MTCI、IRECI，計(jì)算高分影像灰度共生矩陣的均值表征紋理信息，同時(shí)計(jì)算可見光常用特征指數(shù)NDVI、RVI、NDWI；

步驟S5：以S2獲取的地塊信息作為訓(xùn)練樣本，基于S4計(jì)算出的高分影像紋理特征與特征指數(shù)NDVI、RVI、NDWI以及中分影像多時(shí)相影像特征NDVI、RVI、NDWI、NDRE1、MTCI、IRECI作為輸入特征，對向量機(jī)、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林、K最鄰近、貝葉斯分類器進(jìn)行訓(xùn)練；

步驟S6：將待監(jiān)測區(qū)域的影像信息分別輸入訓(xùn)練好的向量機(jī)、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林、K最鄰近、貝葉斯分類器進(jìn)行識別并分別輸出結(jié)果；

步驟S7：對各類識別結(jié)果加權(quán)計(jì)分，對計(jì)分超過半數(shù)的地塊識別為柑橘，從得分為半數(shù)地塊挑選訓(xùn)練樣本循環(huán)更新分類器并完成柑橘識別。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于遙感影像的丘陵區(qū)柑橘種植地塊監(jiān)測方法，其特征在于，還包括對識別出為柑橘的地塊進(jìn)行面積計(jì)算，其步驟包括，對識別為柑橘的地塊基于DEM計(jì)算地塊的坡度均值，坡度值≤6°劃分為平地柑橘地塊，坡度值＞6°劃分為坡地柑橘地塊，針對判斷為平地的地塊采用投影面積計(jì)算方法獲取平地柑橘地塊面積，坡地柑橘地塊通過投影面積與坡度余弦之比的計(jì)算方法獲取，累計(jì)所有柑橘地塊面積即為柑橘實(shí)際種植面積。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于遙感影像的丘陵區(qū)柑橘種植地塊監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟S1使用GF-1、ZY-3、北京二號衛(wèi)星數(shù)據(jù)形成低頻高分影像，以哨兵二號影像為高頻中分?jǐn)?shù)據(jù)，剔除云量覆蓋率超過70％影像，對影像預(yù)處理方法包括：以谷歌地球影像為參考，基于高程模型開展全色影像正射校正處理，同理完成多光譜影像正射糾正處理，將全色正射影像和相應(yīng)的多光譜正射影像進(jìn)行融合處理，提高多光譜影像分辨率，在此基礎(chǔ)上利用試驗(yàn)區(qū)行政邊界裁剪融合后的數(shù)據(jù)，再通過鑲嵌模型處理形成研究區(qū)高分辨率高質(zhì)量影像；針對獲得的中分影像，首先通過大氣自動糾正處理生成地物真實(shí)反射率數(shù)據(jù)，再通過基于像元的監(jiān)督分類方法檢測云影并形成矢量文件，剔除云影遮蓋區(qū)域形成有效不完整影像，篩選鄰近時(shí)期影像為替補(bǔ)數(shù)據(jù)源，利用云影矢量文件進(jìn)行裁剪處理形成無云碎片影像以填補(bǔ)剔除云影遮蓋區(qū)域的影像。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于遙感影像的丘陵區(qū)柑橘種植地塊監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟S2解譯標(biāo)志點(diǎn)包括柑橘地塊、水稻地塊、蔬菜地塊、林地地塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于遙感影像的丘陵區(qū)柑橘種植地塊監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟S3，待監(jiān)測區(qū)提取二調(diào)數(shù)據(jù)為耕地、林地、園地三種類型地塊作為待監(jiān)測區(qū)，進(jìn)一步減少任務(wù)工作量和提高分類精度。

6.基于遙感影像的丘陵區(qū)柑橘種植地塊監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

影像獲取模塊，其用于獲取待監(jiān)測區(qū)域遙感中分影像和高分影像信息，并對影像進(jìn)行預(yù)處理以獲得高質(zhì)量影像；

地塊樣本提取模塊，其用于采用3S技術(shù)通過對待監(jiān)測區(qū)實(shí)地采集解譯標(biāo)志，獲取包括柑橘多個(gè)不同地類的解譯標(biāo)志點(diǎn)，得到訓(xùn)練樣本及驗(yàn)證樣本；

地塊邊界提取模塊，以高分影像作為基底，疊加二調(diào)數(shù)據(jù)通過包括切割、合并、拓?fù)浔O(jiān)測處理獲取完整、準(zhǔn)確地塊；

特征計(jì)算模塊，其用于計(jì)算中分影像的多時(shí)相影像特征NDVI、RVI、NDWI、NDRE1、MTCI、IRECI，計(jì)算高分影像灰度共生矩陣的均值表征紋理信息，同時(shí)計(jì)算特征指數(shù)NDVI、RVI、NDWI；

分類器訓(xùn)練模塊，以地塊樣本提取模塊獲取的地塊信息作為訓(xùn)練樣本，基于特征計(jì)算模塊計(jì)算出的高分影像紋理特征與特征指數(shù)NDVI、RVI、NDWI以及中分影像多時(shí)相影像特征NDVI、RVI、NDWI、NDRE1、MTCI、IRECI作為輸入特征，對向量機(jī)、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林、K最鄰近、貝葉斯分類器進(jìn)行訓(xùn)練，獲得向量機(jī)、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林、K最鄰近、貝葉斯分類器模型；

識別模塊，將待監(jiān)測區(qū)域的影像信息分別輸入訓(xùn)練好的向量機(jī)、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林、K最鄰近、貝葉斯分類器進(jìn)行識別并分別輸出結(jié)果；對各分類器識別結(jié)果加權(quán)計(jì)分，對計(jì)分超過半數(shù)的地塊識別為柑橘，從得分為半數(shù)地塊挑選訓(xùn)練樣本循環(huán)更新分類器并完成柑橘識別；

面積計(jì)算模塊，對識別為柑橘的地塊基于DEM計(jì)算地塊的坡度均值，針對坡地的地塊采用投影面積與坡度余弦之比的計(jì)算方法獲取面積，平地地塊面積直接采用投影面積計(jì)算方法獲取，累計(jì)所有柑橘地塊面積即為柑橘實(shí)際種植面積。