[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

本發明公開了一種融合NPP?VIIRS夜間燈光數據與Landsat8OLI影像的城市建成區提取方法，其可包括以下步驟：1.獲取城市的NPP?VIIRS夜間燈光數據和Landsat8OLI影像光譜數據，并對NPP?VIIRS夜間燈光數據和Landsat8OLI數據做預處理。2.從Landsat8OLI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。3.采用VBANUI(改進的夜間燈光城市指數法)提取城市建成區。本發明通過引入NDVI、NDBI這二個指數可減少夜光數據在城市核心區的飽和現象，能夠去除夜間燈光亮度在水體、城市核心區的植被區域的燈光溢出現象，并且增強了建筑信息的表達，提高了城市建成區提取的準確性。

技術領域

本發明涉及一種融合NPP-VIIRS夜間燈光數據與Landsat8 OLI影像的城市建成區提取方法。

背景技術

當前背景下，主要有兩種方式獲取建成區的數據。一種是基于行政單位的社會經濟統計數據，這種方法的缺陷是社會經濟統計數據中缺乏足夠的空間信息；另外一種是基于以Landsat為代表的中、高分辨率遙感數據，這種方法的缺陷是中、高分辨率遙感數據會受其地理覆蓋范圍的限制，在大尺度城市群及國家區域所需的大量時間和勞動力成本，不適合反演城市建成區的變化。所以對大范圍的建成區統計采用上述方法需大量人力和物力，難以在短時間內反應大空間尺度的多時相建成區變化信息，特別是在城市化速度較快的地區。因此，亟需采用新方法進行城市建成區的提取計算，從而對不同時期的建成區變化進行監測。

根據夜間燈光數據(Night-Time Light Data，NTL)可以實現城市建成區面積的提取。但是利用夜間燈光數據會由于非相干光從光源向各個方向輻射，造成燈光亮度的溢出效應，導致對城市土地用地面積的高估。隨后前人提出了基于植被校正的城市夜間燈光指數(Vegetation Adjusted NTL Urban Index，VANUI)的城市建成區提取的方法，將NTL和NDVI融合。VANUI簡單易用，能經濟高效并且實時地在小尺度下提取城市區域。但是近期VANUI的問題也日漸明顯：NDVI也會受到溢出效應的影響。比如植被高密度區域會溢出。盡管大部分城市在市中心植被密度都比較低，但是在郊區會產生NDVI溢出。NTL不僅僅受到植被的影響，還受街道結構、街道密度、土地利用類型、光照技術等多方面影響。VANUI會放大水體的影響，混淆水體與城市建成區。

針對VANUI的不足，尤其是其對水體與城市建成區的混淆現象，導致其精度不能符合更高精度的城市建成區提取要求。

發明內容

本發明旨在提供一種融合NPP-VIIRS夜間燈光數據與Landsat8 OLI影像的城市建成區提取方法，以解決上述問題。為此，本發明采用的具體技術方案如下：

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，其可包括以下步驟：

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。

進一步的，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。