[發(fā)明專利]基于夜光影像多特征的貧困率估算方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211266813.6
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115690576A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李熙;邵子軒
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/54;G06V10/766;G06V10/764;G06V10/77;G06V10/60;G06N20/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

本發(fā)明提供了一種基于夜光影像多特征的貧困率估算方法及系統(tǒng)。首先獲取研究年份及區(qū)域?qū)?yīng)的夜間燈光多角度月合成數(shù)據(jù)和多角度年合成數(shù)據(jù)、DHS調(diào)查數(shù)據(jù)、GADM國家行政邊界矢量數(shù)據(jù)及VNF燃燒點(diǎn)位置數(shù)據(jù)。利用VNF數(shù)據(jù)和行政邊界數(shù)據(jù)對多角度夜間燈光數(shù)據(jù)去除異常大像元值并進(jìn)行掩膜處理。對處理后的多角度月合成數(shù)據(jù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)特征；對處理后的多角度年合成數(shù)據(jù)計(jì)算紋理特征。根據(jù)每個(gè)DHS樣本所在的位置，提取鄰域單元內(nèi)的統(tǒng)計(jì)特征和紋理特征。將從夜間燈光數(shù)據(jù)中提取的統(tǒng)計(jì)特征和紋理特征輸入到隨機(jī)森林回歸模型，隨機(jī)森林回歸模型輸出預(yù)測平均財(cái)富指數(shù)。利用預(yù)測平均財(cái)富指數(shù)計(jì)算研究區(qū)的貧困率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于夜光影像多特征的貧困率估算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

貧困是當(dāng)今世界面臨的巨大危機(jī)，阻礙社會經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展，破壞地區(qū)發(fā)展和穩(wěn)定。根據(jù)世界銀行發(fā)布的《Poverty and Shared Prosperity 2020》報(bào)告，全球仍有6.89億極端貧困人口生活在1.9美元/日的國際貧困線以下^[1]。傳統(tǒng)的貧困估算依賴于地方的實(shí)地統(tǒng)計(jì)和調(diào)查數(shù)據(jù)，這些方式存在時(shí)間消耗大、數(shù)據(jù)更新慢，調(diào)查依賴性強(qiáng)等缺點(diǎn)。收集可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的頻率較低，導(dǎo)致了貧困評估的延滯性、不確定性，加劇世界減貧工作的困難。

隨著傳感器和通訊技術(shù)的發(fā)展，遙感、GIS數(shù)據(jù)等新型數(shù)據(jù)源為開展貧困評估提供了嶄新的研究視角。采用遙感技術(shù)開展貧困評估具有覆蓋范圍廣、受無關(guān)影響小以及公開可用等優(yōu)點(diǎn)，更符合開展快速、大尺度社會經(jīng)濟(jì)參數(shù)估算的需求。夜光遙感數(shù)據(jù)與人類社會濟(jì)活動(dòng)間存在較高的相關(guān)性，在監(jiān)測GDP、人口流動(dòng)、電力消耗等方面被廣泛應(yīng)用。

全球夜間燈光數(shù)據(jù)已成為廣泛應(yīng)用的地理空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品之一，夜光遙感影像的亮度信息記錄了夜間來自人類活動(dòng)區(qū)的人造光，已被證明具有良好的估計(jì)社會經(jīng)濟(jì)參數(shù)的能力^[2]。相較于DMSP-OLS夜間燈光數(shù)據(jù)，NPP-VIIRS DNB夜間燈光數(shù)據(jù)具有更高的空間和輻射分辨率，已被廣泛用于開展貧困評估研究^[3,4]。由美國宇航局(NASA)整理發(fā)布的夜間燈光數(shù)據(jù)——黑色大理石產(chǎn)品(Black Marble Suit)，已經(jīng)去除了地形、云層、月光、極光和季節(jié)性等因素的影響，顯著提高了影像質(zhì)量。黑色大理石產(chǎn)品提供了每日夜光影像產(chǎn)品(VNP46A1、VNP46A2)、月合成夜光影像產(chǎn)品(VNP46A3)和年合成夜光影像產(chǎn)品(VNP46A4)，空間分辨率15”(約500m)。相較于美國國家海洋和大氣管理局/國家地球物理數(shù)據(jù)中心(NOAA/NGDC)的地球觀測小組(Earth Observation Group，EOG)整理發(fā)布的NPP-VIIRS夜間燈光數(shù)據(jù)，黑色大理石產(chǎn)品采用了物理模型對大氣、月光、植被等因素進(jìn)行了校正，是目前全球唯一的夜光定量遙感產(chǎn)品，能夠精準(zhǔn)地反映社會經(jīng)濟(jì)變化信息。此外，該遙感產(chǎn)品不僅提供了全角度(all-angle)的平均產(chǎn)品，還提供了近星下點(diǎn)(near-nadir)和側(cè)視點(diǎn)(off-nadir)的平均產(chǎn)品，極大得豐富了夜光遙感產(chǎn)品的數(shù)據(jù)容量和信息^[5]。由于地面建筑遮擋的問題，單一角度夜間燈光數(shù)據(jù)不可避免地會出現(xiàn)信息采集的偏差，對于采集視角方向有遮蓋的地面光源信息采集存在缺漏。從多角度夜間燈光數(shù)據(jù)中提取統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，可以在一定程度上減少由于建筑物遮擋等觀測角度原因?qū)е碌男畔⑵顔栴}，提供更真實(shí)、豐富的地面信息。