[發明專利]一種基于時序分類與空間分析的人工林空間模式識別方法

在審

• 申請號: 202011275385.4
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112380994A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 沈文娟;黃成全;李明詩
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32;G06K9/40;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 南京申云知識產權代理事務所(普通合伙) 32274
• 代理人: 邱興天

1.一種基于時序分類與空間分析的人工林空間模式識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、收集可用的Landsat數據與PALSAR數據；

步驟二、基于PALSAR的極化與紋理進行隨機梯度提升分類土地覆蓋類型；

步驟三、從多時相的Landsat圖像上提取不同土地覆蓋類別的植被指數NDVI累積最大值進行物候特征識別；確定森林像元與非森林像元識別的閾值與準則；

步驟四、基于PALSAR、Landsat、閾值與準則的森林與非森林產品生成；

步驟五、結合知識判別與空間分析的方法最終生成人工林的空間分布。

2.根據權利要求1所述的基于時序分類與空間分析的人工林空間模式識別方法，其特征在于，在步驟一收集可用的Landsat數據與PALSAR數據時，按照如下步驟進行：從日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)獲取2007-2016年的PALSAR影像鑲嵌數據集，以及從美國地質調查局(USGS)獲取1986-2016年的Landsat TM/ETM+/OLI遙感影像；在Google Earth云平臺(GEE)上獲取覆蓋軌道號p122r043跨越1986-2016年的Landsat數據，并對2003年后ETM+所有圖像進行條帶修復；此外，還獲取了2000年和2010年兩期中國自主研發的土地覆蓋產品GlobeLand30(GLCLand30)輔助類型識別。

3.根據權利要求1所述的基于時序分類與空間分析的人工林空間模式識別方法，其特征在于，在步驟二基于PALSAR的極化與紋理進行隨機梯度提升(SGB)分類土地覆蓋類型時，按照如下步驟進行：

1)將所有PALSAR鑲嵌數據轉為后向散射系數值，并進行增強Lee濾波操作，然后獲取HH、HV、HH與HV的比值、HH與HV的差值以及HV紋理測度值；在2007-2010年和2015-2016年PALSAR圖像上分別選擇用于土地覆蓋類型分類的感興趣區域；提取感興趣區域位置處的像元光譜均值，用于識別不同的土地覆蓋類型；

2)對選取的所有土地覆蓋類型ROIs進行高斯核密度評估，基于此進行HH、HV的紋理測度、HH與HV的比值及其差值的信息提取，用于區分不同的土地覆蓋類型的可分性；使用隨機梯度提升分類方法對PALSAR圖像及其衍生數據進行土地覆蓋類型的分類識別；然后，利用眾數濾波消除圖像處理出現的椒鹽噪聲，采用數學形態學的方法進一步消除影像分類后的細小斑塊，光滑邊界。

4.根據權利要求1所述的基于時序分類與空間分析的人工林空間模式識別方法，其特征在于，步驟三中，森林像元與非森林像元識別的閾值為0.72。

5.根據權利要求1所述的基于時序分類與空間分析的人工林空間模式識別方法，其特征在于，步驟三中，森林像元與非森林像元識別的準則為：假設PALSAR森林分布區域為1，非森林區域為0，如果森林分布區域為1的同時NDVI_max＞0.72，則判定該像元為森林像元；或者如果非森林區域為0的同時NDVI_max＞0.72，也被判定為森林像元。

6.根據權利要求1所述的基于時序分類與空間分析的人工林空間模式識別方法，其特征在于，在步驟四基于PALSAR與Landsat及閾值與準則的森林與非森林產品生成時，按照如下步驟進行：

(1)利用核密度估計方法對選取的感興趣的森林與非森林樣本點對應的PALSAR圖像值及其衍生數值進行概率密度的估計；

(2)基于Landsat連續時相數據所得干濕季的時間序列NDVI的最大值(NDVI_max)定義物候變量特征；基于時序NDVI最大值設定閾值與準則用于區分森林像元與非森林像元；所得的森林與非森林圖像采用中值濾波處理；在分析過程中，沒有PALSAR圖像的年份采用就近年份的分類結果進行替換；再結合上述的閾值與準則，結合年NDVI時間序列圖像，完成每年森林非森林制圖。

7.根據權利要求1所述的基于時序分類與空間分析的人工林空間模式識別方法，其特征在于，在步驟五結合知識判別與空間分析的方法最終生成人工林的空間分布時，造林和再造林后形成的森林稱為人工林；依據步驟四中的數據，通過當前年份為森林而其他前述年份為非森林構建空間分析關系，識別人工林的分布及其他類別的分布；再結合測繪局全球土地覆蓋產品中草地、農田、森林的分布，進一步聚合生成人工林、天然林、農田與草地分布。