[發明專利]一種基于時序遙感的任意時刻地表環境綜合評估方法

有效

• 申請號: 202210810131.0
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115203624B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 孫超;李一;張書;鄭嘉豪;楊震杰;陳宇駿;甘聰穎;王凌宇;葉君偉;李悅
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G01N21/17
• 代理公司: 寧波高新區核心力專利代理事務所(普通合伙) 33273
• 代理人: 蔡菡華

本發明公開了一種基于時序遙感的任意時刻地表環境綜合評估方法，具體步驟為：（1）、對研究時期內選定區域的實拍遙感影像進行預處理，并將預處理后的全部影像排列構成影像時間序列；（2）、對影像中的每一像元分別建立初始時間序列模型；（3）、對像元的初始時間序列模型進行變化檢測；（4）、獲得任意時刻的預測遙感影像；（5）、將五個遙感指數作為選定區域的地表環境綜合表征；（6）、將遙感指數去噪和歸一化；（7）、獲得地表環境綜合指數；優點是本方法使地表環境定期評估工作成為可能，有效規避了由于影像缺失導致定期評估難以開展的問題，同時解決了由于影像成像時間差異導致的評估結果難以對比的難題。

技術領域

本發明涉及地表環境的遙感評估方法，尤其涉及一種基于時序遙感的任意時刻地表環境綜合評估方法。

背景技術

地表環境與人類生活品質以及當今社會可持續發展高度息息相關。半個世紀以來，我國快速城市化進程導致了一系列環境問題，如森林砍伐、多樣性喪失、空氣和水污染、土地荒漠化以及城市熱島效應等。鑒于城市化是人類文明發展過程中不可逆轉的進程，城市化對生態環境的脅迫作用難以在短期內緩解。因此，及時、客觀地探索城市化過程中地表環境的變化情況，對于制定與區域環境容量相協調的社會經濟發展規劃尤為重要，這成為近年來城市生態學研究的核心議題。

遙感技術具有覆蓋范圍廣泛、觀測尺度多樣、光譜信息豐富、數據獲取便利等優勢，正日益成為國內外地表環境表征的重要手段。早期對地表環境描述主要側重于基于遙感的單一指數的計算，主要強調地表環境的某個特定方面。典型的例子是歸一化差異植被指數(NDVI)和地表溫度(LST)經常被用來描述植被覆蓋和城市熱島狀況。而在大多數情況下，地表環境變化十分復雜，很難用單一的遙感指數來表示。因此，部分學者提出了綜合多種基于遙感的指數的模型方案，例如森林干擾指數(FDI)、全球干擾指數(MGDI)和生態位建模(ENM)等。盡管這些綜合指數能夠更全面地反映地表環境狀況，但仍然存在一系列挑戰，如權重選取。實際上，確定各個指標對地表環境變化地作用大小并依比例分配權重是十分困難的，權重分配難免因主觀經驗差異而不同，不同權重又將直接影響到地表環境評價結果。此外，由于涉及一系列指數(如綠度、熱度)，上述綜合指數模型方案對年內物候非常敏感，多數研究采取在年度影像中挑選質量較好且季節相近的數據，或進行小范圍的研究，但是對于云量較多的沿海城市區域往往存在可用數據缺失，嚴重限制了上述方法應用的準確性、可比性以及研究的區域范圍和時序長度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于時序遙感的任意時刻地表環境綜合評估方法，其自動化程度高、魯棒性強，使得任意時刻地表環境評估成為可能，有效規避了由于影像缺失導致定期評估難以開展的問題，同時解決了影像成像時間差異導致的評估結果難以對比的難題。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種基于時序遙感的任意時刻地表環境綜合評估方法，包括以下具體步驟：

(1)、對研究時期內選定區域的實拍遙感影像進行預處理，并將預處理后的全部影像按照成像時間順序依次排列構成影像時間序列；

(2)、對影像中的每一像元根據時間序列在所有波段上分別建立初始時間序列模型；

(3)、對像元的初始時間序列模型進行變化檢測，若變化沒有發生，則保持初始時間序列模型；若變化發生，則將變化發生時間作為時間序列模型的斷點，對像元的初始時間序列模型進行分段，得到分段時間序列模型，以反映對應像元的地表反射率變化；

(4)、在像元的時間序列模型的基礎上，獲得任意時刻的預測遙感影像；

(5)、基于預測遙感影像，將植被覆蓋度VC、植被健康度VHI、土壤濕度Wet、地表土建度NDBSI和地表溫度LST五個遙感指數作為選定區域的地表環境綜合表征，并計算五個遙感指數的數值；

(6)、將遙感指數去噪和歸一化；

(7)、獲得地表環境綜合指數。