[發(fā)明專利]一種迷迭香種植分布高分辨率衛(wèi)星遙感識別方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010935308.0
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112052799A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶巖;李嘉欣;張莉;郭超;高尚
• 申請（專利權(quán)）人: 中科光啟空間信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06T5/00;G06T5/40
• 代理公司: 北京鑫浩聯(lián)德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11380
• 代理人: 常桂鳳

1.一種迷迭香種植分布高分辨率衛(wèi)星遙感識別方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1）、采集迷迭香的哨兵2A多光譜數(shù)據(jù)：以迷迭香種植的一個(gè)完整物候周期為哨兵2A多光譜數(shù)據(jù)采集的時(shí)間跨度，每個(gè)月選擇上、中、下旬各一景的數(shù)據(jù)，假設(shè)時(shí)間跨度N個(gè)月，則共有N*3景數(shù)據(jù)；

步驟2）、選取哨兵2A多光譜數(shù)據(jù)中易區(qū)分的波段集：哨兵2A多光譜數(shù)據(jù)包括可見光藍(lán)綠紅、植被紅邊、近紅外、短波紅外等共12個(gè)波段數(shù)據(jù)，波段通道多，光譜信息量豐富；波段選擇時(shí)，結(jié)合波段組合疊加顯示的目視判斷，最終選定藍(lán)光、紅光、近紅外、740nm植被紅邊、1610nm短波紅外五個(gè)波段；

步驟3)、對選取的五個(gè)波段進(jìn)行大氣校正，并分別做直方圖均衡化處理：消除因大氣臭氧、環(huán)境光照、水蒸氣、氣溶膠等對太陽電磁波進(jìn)行散射的影響，從而獲得真實(shí)的地表反射率信息；直方圖均衡化處理使映射后新的圖像直方圖灰度分布服從均勻分布；

步驟4）、構(gòu)造兩個(gè)植被指數(shù)波段以增加地物像元的特征光譜維度，提高后續(xù)光譜相似度匹配的準(zhǔn)確性：增加歸一化植被指數(shù)NDVI、增強(qiáng)型植被指數(shù)EVI兩個(gè)波段，將這兩個(gè)波段作為新的特征維度與直方圖均衡化后的五個(gè)波段疊加，組合成具有七個(gè)特征維度數(shù)據(jù)體；

步驟5）、將每景影像包含的7個(gè)波段依次疊加，對疊加后的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波：將7個(gè)波段數(shù)據(jù)線性拉伸到統(tǒng)一尺度下，消除因不同特征的度量標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致空間距離計(jì)算出現(xiàn)的差；將疊加后的數(shù)據(jù)按照維度方向進(jìn)行平滑濾波，消除異常值噪聲點(diǎn)的干擾，同時(shí)對每個(gè)像元對應(yīng)的多維向量進(jìn)行平滑；

步驟6）、人工圈定迷迭香種植區(qū)樣本，計(jì)算樣本中所有多維向量的平均光譜：此步驟目的是為了獲得研究區(qū)迷迭香種植區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)光譜，通過對比該光譜與研究區(qū)其它區(qū)域像元光譜曲線的相似度概率來進(jìn)行分析是否為迷迭香種植區(qū)；

步驟7）、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)光譜與研究區(qū)所有像元光譜的相似度概率：研究區(qū)每個(gè)像元光譜都將與標(biāo)準(zhǔn)光譜匹配三次，設(shè)研究區(qū)影像共有N個(gè)像元光譜，則計(jì)算次數(shù)共有3N次，結(jié)果將得到三個(gè)單波段數(shù)據(jù)；

步驟8）、計(jì)算匹配概率的穩(wěn)定性：將研究區(qū)內(nèi)每個(gè)像元是否為迷迭香假設(shè)為一個(gè)隨機(jī)事件，其對應(yīng)三個(gè)結(jié)果可以看成事件實(shí)驗(yàn)三次得到的樣本分布，通過計(jì)算隨機(jī)變量的信息熵來判斷像元為迷迭香概率的穩(wěn)定性；

步驟9）、結(jié)合研究區(qū)種植情況調(diào)查統(tǒng)計(jì)信息制作種植權(quán)重插值柵格數(shù)據(jù)，對概率結(jié)果進(jìn)行權(quán)重修正，獲得迷迭香概率分布結(jié)果：通過理論計(jì)算和實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)的相結(jié)合來進(jìn)一步提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種迷迭香種植分布高分辨率衛(wèi)星遙感識別方法，其特征在于：在步驟2）中，波段選擇根據(jù)以下三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行：

（1）優(yōu)先選定能夠較好表征植被光譜特征的波段通道，如紅光、近紅外、植被紅邊等通道；

（2）所選擇的波段通道間彼此的光譜響應(yīng)中心波長間隔應(yīng)盡量大，以減少波段之間數(shù)據(jù)的相關(guān)性干擾；

（3）充分利用哨兵數(shù)據(jù)豐富的波段光譜信息，即選擇的波段數(shù)不少于5個(gè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種迷迭香種植分布高分辨率衛(wèi)星遙感識別方法，其特征在于：在步驟7）中，通過逐次對比計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)光譜與其余像元光譜的相似度值來確定像元為迷迭香種植的置信度，在相似度的計(jì)算方法上分別采用余弦相似度、歸一化歐氏距離和皮爾遜相關(guān)系數(shù)思想。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種迷迭香種植分布高分辨率衛(wèi)星遙感識別方法，其特征在于：在步驟9）中，根據(jù)研究區(qū)實(shí)地上報(bào)統(tǒng)計(jì)的迷迭香種植位置和畝數(shù)信息，將這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息帶入專業(yè)軟件用反距離插值方法制作一個(gè)與研究區(qū)數(shù)據(jù)同等尺度和分辨率大小的權(quán)重柵格圖，這樣?xùn)鸥駡D里每個(gè)像元即代表該地區(qū)種植迷迭香的統(tǒng)計(jì)權(quán)重，然后用概率結(jié)果點(diǎn)乘統(tǒng)計(jì)權(quán)重，得到統(tǒng)計(jì)信息權(quán)重修正后的結(jié)果。