[發明專利]基于雙極化合成孔徑雷達遙感影像的火燒跡地提取方法

在審

• 申請號: 202211339312.6
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115761480A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 張瑞;沙馬阿各;展潤青;王婷;包馨;歐陽曉瑩;胡金龍;龐家泰;段金亮;洪瑞凱
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/20;G06V10/30;G06V10/54;G06V10/764;G06T7/45;G06T7/62;G06N20/20;G06N5/01
• 代理公司: 北京云嘉湃富知識產權代理有限公司 11678
• 代理人: 劉士暢

本發明涉及火燒跡地提取技術領域，涉及一種基于雙極化合成孔徑雷達遙感影像的火燒跡地提取方法，其包括：步驟S1：對單視復數影像SLC數據進行輻射定標、多視處理、影像配準、精致Lee濾波和地理編碼數據預處理；步驟S2：基于火燒前后的SLC數據集開展后向散射系數比率、H?A?Alpha分解、和灰度共生矩陣計算，分別得到能反映后向散射強度特征、極化分解特征和紋理特征變化的數據集；步驟S3：選取隨機森林作為機器學習模型，結合步驟S2中多種類型的特征變化參數提取火燒跡地；步驟S4：以光學提取的火燒跡地為參考標準，評估極化SAR提取火燒跡地的精度。本發明能較佳地提取火燒跡地。

技術領域

本發明涉及火燒跡地提取技術領域，具體地說，涉及一種基于雙極化合成孔徑雷達遙感影像的火燒跡地提取方法。

背景技術

自然界中的災害種類有很多，對于森林生態系統來說發生火災就是其中破壞性極強的一種。森林火災的危害包括：燒毀林木、燒毀林下植物資源、危害野生動物、引發水土流失、引起空氣污染、威脅人民生命財產安全等。傳統的外業測量林火燃燒區域這一方法，不但工作量大，耗費人力物力較大，同時由于有的森林地區地形復雜，人難以到達，交通通訊條件差。因此傳統的測量方法不適用于大面積的森林地區火災面積提取和定位。而衛星遙感作為一種從遠處感知物體且可實現大范圍的對地宏觀監測，可實現大面積的林火毀林面積提取。

對于基于光學遙感方法的森林火災監測，圖像數據在采集過程中經常受到云層和煙霧覆蓋的干擾。至于微波遙感，由于其波長足夠長，可以穿透云層和煙霧到達地表，為森林火災監測提供了可靠的原始數據。此外，合成孔徑雷達(SAR)圖像數據具有較高的空間分辨率，有助于實現燃燒區域識別和提取。先前的研究已經證明了用雷達測量方法估計森林火災影響的可行性。因此，SAR圖像數據在森林火災監測和火區繪制方面具有很大的潛力。

通過對極化分解系數、干涉相干性、后向散射強度等一系列初步驗證研究，發現SAR后向散射靈敏度是影響圖像分類的重要因素。然而，SAR后向散射強度是土壤濕度、生物量、粗糙度、介電常數等參數的綜合反映。僅靠單一類型的后向散射強度變化特征提取火燒跡地，易受各種環境因素的影響，具有一定的局限性。結合不同極化方式的雷達波綜合開展分析，有利于準確判識火燒前后林地的屬性變化。

發明內容

本發明的內容是提供一種基于雙極化合成孔徑雷達遙感影像的火燒跡地提取方法，其能夠針對光學衛星數據源易受到云霧等客觀環境因素影響，降低提取火燒跡地的時效性。本發明以不受云霧影響的多極化SAR影像為數據源，充分結合其散射強度、極化分解和紋理特征變化參數作為隨機森林RF的輸入特征，最終實現火燒跡地的提取，本發明相關研究方法可為火燒跡地精準提取與災后評估等研究提供參考。

根據本發明的基于雙極化合成孔徑雷達遙感影像的火燒跡地提取方法，其包括以下步驟：

步驟S1：對單視復數影像SLC數據進行輻射定標、多視處理、影像配準、精致Lee濾波和地理編碼數據預處理；

步驟S2：基于火燒前后的SLC數據集開展后向散射系數比率、H-A-Alpha分解、和灰度共生矩陣計算，分別得到能反映后向散射強度特征、極化分解特征和紋理特征變化的數據集；

步驟S3：選取隨機森林作為機器學習模型，結合步驟S2中多種類型的特征變化參數提取火燒跡地；

步驟S4：以光學提取的火燒跡地為參考標準，評估極化SAR提取火燒跡地的精度。

作為優選，所述步驟S2的具體步驟為：

步驟S21利用雷達燃燒比RBR即火災前與火災后的后向散射系數比率來突出燃燒區，其計算公式如下：