[發(fā)明專利]一種基于雷達(dá)和光學(xué)數(shù)據(jù)組合特征的農(nóng)作物倒伏遙感監(jiān)測方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110104065.0
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112924967B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃健熙;李雪草;蘇偉;劉峻明;李俐;尹冬勤;曾也魯
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41;G01N21/17
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 孫怡

1.一種農(nóng)作物倒伏遙感監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)收集含有倒伏樣本點的具有代表性的倒伏區(qū)域的形狀、位置、作物分布信息；

(2)獲取所述倒伏區(qū)域中作物分布區(qū)對應(yīng)時相的高分辨率Sentinel-1 SAR數(shù)據(jù)，所述Sentinel-1 SAR數(shù)據(jù)中包含兩個極化模式下的后向散射系數(shù)VV和VH；將VH除以VV作為第一信號特征，獲得所述第一信號特征的分布圖；

(3)獲取所述倒伏區(qū)域中作物分布區(qū)對應(yīng)時相的高分辨率Sentinel-2光學(xué)遙感數(shù)據(jù)，根據(jù)所述Sentinel-2光學(xué)遙感數(shù)據(jù)中包含的近紅和紅波段的特征提取來獲取歸一化差異植被指數(shù)，作為第二信號特征，獲得所述第二信號特征的分布圖；

通過灰度共生矩陣計算所述Sentinel-2光學(xué)遙感數(shù)據(jù)的空間紋理特征，作為第三信號特征，獲得所述第三信號特征的分布圖；

(4)根據(jù)所述第一信號特征、所述第二信號特征和第三信號特征的分布圖分別構(gòu)建所述倒伏區(qū)域中的非倒伏掩膜區(qū)域，并將結(jié)果求并集，最終獲取非倒伏區(qū)的掩膜范圍；

具體構(gòu)建所述倒伏區(qū)域的中的非倒伏掩膜區(qū)域的方法為：

以所述倒伏區(qū)域中的各倒伏樣本點為中心，分別構(gòu)建半徑為50米的圓形緩沖區(qū)，與各倒伏樣本點共同組成倒伏樣本區(qū)，根據(jù)步驟(2)和(3)的方法獲得所述倒伏樣本區(qū)的第一信號特征、第二信號特征和第三信號特征的分布圖，在判斷所述倒伏樣本區(qū)內(nèi)各像素對應(yīng)的第一信號特征、第二信號特征和第三信號特征數(shù)據(jù)均滿足正態(tài)分布后，分別計算得到第一信號特征、第二信號特征和第三信號特征所對應(yīng)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，根據(jù)所得到的第一信號特征、第二信號特征和第三信號特征的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別以如下公式計算出每個信號特征的兩個掩膜閾值，分別獲得在第一信號特征、第二信號特征和第三信號特征上信號特征不在所述兩個掩膜閾值范圍內(nèi)的區(qū)域，作為非倒伏掩膜區(qū)域；

TH₁＝μ_i-n*δ_i

TH₂＝μ_i+n*δ_i

其中，TH₁和TH₂分別為每個信號特征的兩個掩膜閾值，μ_i和δ_i分別為在對應(yīng)信號特征i上的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，n＝2或1；計算TH₁和TH₂時先將n取2，此時若0TH₁TH₂1則表明n取值適宜，若出現(xiàn)TH₁＝0、TH₂＝1或TH₁＝0且TH₂＝1時，則將n取值改為1；

(5)以所述非倒伏區(qū)的掩膜范圍對所述倒伏區(qū)域進(jìn)行掩膜之后，獲得所述倒伏區(qū)域的初步倒伏分布圖，所述初步倒伏分布圖中的所有像元為待驗證像元；

通過衡量每一所述待驗證像元的所述第一信號特征、所述第二信號特征和第三信號特征來得到綜合相似性指數(shù)，并基于正態(tài)分布原理，根據(jù)所述綜合相似性指數(shù)篩除掉非倒伏區(qū)域的像元，最終獲得倒伏區(qū)域的分布；

所述綜合相似性指數(shù)的計算公式如下：

其中，SI是綜合相似性指數(shù)，m是信號特征要素的個數(shù)，μ_i和σ_i分別是初步倒伏分布圖中在對應(yīng)信號特征要素i上的信號特征的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，x_i是任一待驗證像元在對應(yīng)信號特征要素i上的值；

根據(jù)所述綜合相似性指數(shù)篩除掉非倒伏區(qū)域的像元，具體為，根據(jù)各待驗證像元的綜合相似性指數(shù)的均值μ_si和標(biāo)準(zhǔn)差σ_si以如下公式計算每一待驗證像元的指標(biāo)HS：

當(dāng)待驗證像元的HS為1時則將其保留，為0時則將其掩膜掉，從而得到最終的所述倒伏區(qū)域的作物倒伏分布圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述倒伏樣本區(qū)的構(gòu)建方式替換為：

選取多個含有倒伏樣本點的具有代表性的倒伏區(qū)域，以所有倒伏區(qū)域中的各倒伏樣本點為中心，分別構(gòu)建半徑為50米的圓形緩沖區(qū)，與各倒伏樣本點共同組成倒伏樣本區(qū)；其中，所述多個含有倒伏樣本點的具有代表性的倒伏區(qū)域為地理、氣候條件接近的區(qū)域。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，像元的大小為10米。