[發明專利]一種融合夜間燈光數據與Landsat8 OLI影像的城市建成區提取方法

有效

• 申請號: 202110250664.3
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112989985B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 胡慶武;張寅;艾明耀;趙鵬程;顧淼
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/40;G06V10/762;G06V10/774;G06V10/80;G06K9/62
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種融合NPP-VIIRS夜間燈光數據與Landsat8 OLI影像的城市建成區提取方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1)、獲取城市的NPP-VIIRS夜間燈光數據和Landsat8 OLI數據，然后對NPP-VIIRS夜間燈光數據去除異常值、裁剪；

步驟2)、從Landsat8 OLI數據中提取NDVI和NDBI，其中NDVI為歸一化植被指數，NDBI為歸一化建筑指數；

步驟3)、采用改進的夜間燈光城市指數法VBANUI提取城市建成區，VBANUI的計算公式如下：

VBANUI＝(1-NDVI)·(1+NDBI)·NTL

其中，NTL為夜光遙感數據；

在完成指標VBANUI的計算后，基于VBANUI進行聚類，提取城市建成區。

2.根據權利要求1所述的一種融合NPP-VIIRS夜間燈光數據與Landsat8 OLI影像的城市建成區提取方法，其特征在于：步驟1中，所述的NPP-VIIRS夜間燈光數據異常處理是將NPP-VIIRS中亮度值小于0的異常像元賦值為0，并利用待提取區域行政區劃矢量數據對處理后的NPP-VIIRS數據進行裁剪，將多余區域數據剔除。

3.根據權利要求1所述的一種融合NPP-VIIRS夜間燈光數據與Landsat8 OLI影像的城市建成區提取方法，其特征在于：步驟1中還包括對Landsat8 OLI數據進行處理，具體是：對Landsat8 OLI數據做輻射定標和大氣校正，將覆蓋待提取行政區域的多景影像進行鑲嵌，并利用行政區劃矢量數據對處理后的Landsat8 OLI數據進行裁剪，利用處理后的Landsat8OLI數據進一步提取NDVI和NDBI指標。

4.根據權利要求1所述的一種融合NPP-VIIRS夜間燈光數據與Landsat8 OLI影像的城市建成區提取方法，其特征在于：步驟2中，Landsat8 OLI數據提取NDVI與NDBI的公式如下：

其中，B5為Landsat8 OLI的第五波段，即近紅外波段反射率；B4為Landsat8 OLI的第四波段，即紅色波段反射率；B6為Landsat8 OLI的第六波段，即中紅外波段反射率。

5.根據權利要求1所述的一種融合NPP-VIIRS夜間燈光數據與Landsat8 OLI影像的城市建成區提取方法，其特征在于：步驟3中利用K均值聚類方法基于VBANUI進行聚類，具體實現過程如下，

假設計算指標后的每個像元的VBANUI集合為D＝{D₁,D₂…D_m}，計算兩個隨機質心u₁和u₂，兩者對應兩個分類為C₁和C₂，其中，C₁是城市建成區的像元，C₂是非城市建成區的像元；對于每個像元，計算其到兩個質心的距離，距離較近的質心的分類作為該像元的分類；

更新完分類后，計算每類中的均值向量，得到兩個分類的新的質心；

如此反復更新分類C₁和C₂中的像元，計算兩個分類的質心坐標，直到兩個分類的質心坐標不再發生變化，此時的C₁和C₂就是分類好的城市建成區和非城市建成區。

6.根據權利要求1所述的一種融合NPP-VIIRS夜間燈光數據與Landsat8 OLI影像的城市建成區提取方法，其特征在于：NDVI取值為[-1，1]，NDVI0為植被覆蓋區，其值越接近1，表示植被覆蓋度越大，NDVI0為非植被覆蓋區；NDBI取值范圍也在[-1，1]之間，NDBI為正值時，表示城市用地區域，NDBI為負值時，為非城市用地區域。