[發明專利]基于土壤濕度的沼澤濕地遙感提取方法和系統

在審

• 申請號: 202110729708.0
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113392377A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 侯鵬;候靜;付卓;肖如林;翟俊;陳妍;金點點
• 申請（專利權）人: 生態環境部衛星環境應用中心
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06T7/11;G06T7/136;G01N21/84
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王慶龍

本發明提供一種基于土壤濕度的沼澤濕地遙感提取方法和系統。該方法包括：獲取預定區域的遙感影像數據，并對遙感影像數據進行預處理；將經預處理的遙感影像數據輸入至土壤濕度反演模型，得到土壤濕度反演模型輸出的區域土壤濕度，其中土壤濕度反演模型用于基于地表溫度LST反演和歸一化植被指數NDVI反演的結果進行溫度植被干旱指數TVDI反演，并基于反演出的溫度植被干旱指數TVDI反映區域土壤濕度；將區域土壤濕度輸入至最大熵地理信息分析模型，得到最大熵地理信息分析模型輸出的用于對影像中的土壤濕度進行分割的最佳分割閾值；以及基于最佳分割閾值對影像進行二值分割，以識別影像中的內陸沼澤濕地的邊界。

技術領域

本發明涉及基于遙感應用領域，尤其涉及一種基于土壤濕度的沼澤濕地遙感提取方法和系統。

背景技術

沼澤濕地是陸地生態系統和水生生態系統之前的過渡生態系統，與森林、海洋并稱為全球三大生態系統。沼澤濕地是具有薄層積水或經常過濕、土壤有泥炭層或潛育層、生長有喜濕性和喜水性沼生植物的自然地理單元，為人類社會提供著供給、調節、支持、文化四大類生態系統服務，對保障國家和區域生態安全、人類社會永續發展極為重要的基礎作用。但是，由于沼澤濕地的“過渡性”特點，如何識別和確定沼澤濕地在水平空間上的地理邊界，一直是個技術難題。

目前，基于遙感影像的濕地邊界提取方法主要有包括基于可見光影像或SAR圖像的分類，如最小距離、馬氏距離、最大似然、神經網絡、支持向量機、隨機森林等；另有基于多源數據的如高程、影像紋理、植被覆蓋度等構建決策樹模型對沼澤濕地進行提取。

然而，現有技術中沼澤濕地范圍的識別效率仍然較低，并且受傳感器類型和數據分辨率的影響較大，導致適用性相對較小。此外，現有技術中的諸多方法均忽略了沼澤濕地的核心參數，即土壤濕度。

發明內容

本發明通過耦合土壤濕度反演模型和最大熵地理信息分析模型，提出了一種基于土壤濕度的沼澤濕地遙感提取方法和系統，旨在解決現有技術中沼澤濕地范圍的識別效率仍然較低，并且受傳感器類型和數據分辨率的影響較大，導致適用性相對較小的問題，并克服現有技術中忽略沼澤濕地的核心參數(即土壤濕度)的缺陷。本發明以較少且容易獲取的參數進行模型構建及沼澤提取工作，減少了人工識別樣本的成本，提高了沼澤濕地范圍的識別效率，并且本發明所提供的模型具有較明確的物理意義，受傳感器類型和數據分辨率的影響較小，適用性較為廣泛。

具體地，本發明實施例提供了以下技術方案：

第一方面，本發明的實施例提供一種基于土壤濕度的沼澤濕地遙感提取方法，包括：

獲取預定區域的遙感影像數據，并對所述遙感影像數據進行預處理；

將經預處理的所述遙感影像數據輸入至土壤濕度反演模型，得到所述土壤濕度反演模型輸出的區域土壤濕度，其中所述土壤濕度反演模型用于基于地表溫度LST反演和歸一化植被指數NDVI反演的結果進行溫度植被干旱指數TVDI反演，并基于反演出的溫度植被干旱指數TVDI反映所述區域土壤濕度；

將所述區域土壤濕度輸入至最大熵地理信息分析模型，得到所述最大熵地理信息分析模型輸出的用于對所述影像中的土壤濕度進行分割的最佳分割閾值；以及

基于所述最佳分割閾值對所述影像進行二值分割，以識別所述影像中的內陸沼澤濕地的邊界。

進一步地，該基于土壤濕度的沼澤濕地遙感提取方法還包括：

所述土壤濕度反演模型包括NDVI反演層、LST反演層和TVDI反演層，

所述NDVI反演層用于計算歸一化植被指數NDVI；

所述LST反演層用于計算地表溫度LST；以及

所述TVDI反演層用于基于所述歸一化植被指數NDVI和所述地表溫度LST計算溫度植被干旱指數TVDI。