[發明專利]一種基于時序遙感觀測數據的人工林種植時間自動檢測方法

有效

• 申請號: 202110309180.1
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112861810B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 趙偉;付浩;熊東紅;王小丹
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/00;G06Q10/10;G06Q50/02
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 申星宇

1.一種基于時序遙感觀測數據的人工林種植時間自動檢測方法，其特征在于通過時序遙感數據自動獲取其種植時間，不需要其他先驗知識，包括以下步驟

1)獲取遙感影像；

2)對所述遙感影像進行預處理；

3)對所述遙感影像進行人工林種植范圍提取；

4)在所述遙感影像的人工林種植范圍進行人工林種植時間信息提取，所述人工林種植時間的信息提取包括以下步驟：

a通過多衛星平臺地表反射率交叉定標，選擇沙地、裸土以及植被典型地物區域作為交叉標定區域；

b窗口平滑時序影像并提取時序植被指數，以平滑目標影像作為時間窗口中心，聯合時間窗口內的影像數據進行平均處理作為平滑目標影像的值，通過窗口平滑后的時序影像集提取一種植被指數波段作為突變探測的實施目標，可選植被指數包含：差值植被指數DVI、比值植被指數RVI、歸一化植被指數NDVI、增強植被指數EVI、土壤調節植被指數SAVI；

c時序曲線子空間劃分與判斷指標計算，在獲得平滑處理的長時序植被指數曲線的基礎上，將長時序曲線劃分成不同的子空間，對各時間點前后子空間內的時序植被指數分別進行線性擬合，獲取前后子空間各自的擬合線斜率，采用前后子空間的斜率差作為突變探測的判斷指標；

d突變點確定,對所述斜率差的最大值作為該突變點發生時間；

5)在所述時間信息提取中選擇突變點并優化所述突變點的精度以輸出種植時間點。

2.根據權利要求1所述一種基于時序遙感觀測數據的人工林種植時間自動檢測方法，其特征在于，所述人工林種植范圍提取包括：

①選擇訓練樣本及配置分類指數；

利用經過預處理后的遙感影像進行假彩色合成以選擇用于人工林分布提取的樣本，除了遙感衛星自身的光譜反射信息外，選擇以下指數建立樣本特征空間：歸一化植被指數NDVI、增強植被指數EVI、土壤調解植被指數SAVI、歸一化沙地指數NDSI、新型水體指數NWI、歸一化建筑指數NDBI；

②訓練分類器并分類最新影像；將樣本點輸入隨機森林分類器進行訓練，根據所選樣本的在反射光譜以及特征指數中的不同特征取值空間來進行類別判斷，建立分類規則，在不同的表征指數中具有特定的取值空間，其中，輸入指標包括：藍光波段-Blue、綠光波段-Green、紅光波段-Red；近紅外波段-NIR以及兩個短波紅外波段-SWIR1、SWIR2的反射率；各項指數包括歸一化植被指數NDVI、增強植被指數EVI、土壤調解植被指數SAVI、歸一化沙地指數NDSI、新型水體指數NWI、歸一化建筑指數NDBI；

③對所述最新影像進行精度驗證與改進，將所選樣本集合按照7:3的比例進行隨機劃分，70％用于分類獲得一個分類結果，30％用于驗證該分類結果的精度。

3.根據權利要求1所述一種基于時序遙感觀測數據的人工林種植時間自動檢測方法，其特征在于，優化所述突變點的精度的方法包括查找不同平滑窗口尺度對應的適宜子空間尺度以輸出種植時間，包括以下步驟：

(1)在閾值空間內對平滑窗口尺度及子空間尺度進行循環設置，所述閾值空間為1-9；

(2)若根據時序突變指標檢測得到人工林植被指數合理突變點，則判定為該平滑窗口尺度對應的適宜子空間尺度，輸出種植時間；

(3)若判定結果不合理，則判定為非適宜子空間尺度，并對子空間尺度進行擴大，再根據突變指標序列計算結果確定是否檢測合理突變點；如果檢測成功，停止調整，輸出種植時間，否則，繼續調整子空間尺度并進行類似判斷；

(4)通過調整平滑窗口仍不能找到合理的突變點，則根據多子空間尺度和多平滑窗口大小下時序突變指標排序結果，選擇最大值發生時間最為頻繁點為突變點，確定種植時間。

4.根據權利要求1所述一種基于時序遙感觀測數據的人工林種植時間自動檢測方法，其特征在于，所述遙感影像預處理包括輻射定標、大氣校正、幾何校正和正射校正。

5.根據權利要求1所述一種基于時序遙感觀測數據的人工林種植時間自動檢測方法，其特征在于，所述平滑目標影像的公式為

其中，x₀為平滑中心數據，n為窗口大小，平滑目標影像兩側影像數量為w。