【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及遥感，特别是涉及一种基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法。
技术介绍
1、近年来，随着遥感技术以及深度学习技术的快速发展，以大量数据为驱动的遥感智能解译方法成为遥感应用领域的重要技术支撑，广泛应用于精准农业、自然资源地表要素监测、地质灾害调查和预警、环境监测等多个领域。
2、样本数据集在数据驱动的监测及分类模型中占据了十分重要的地位，基于海量样本数据驱动的大模型已成为遥感影像信息提取的一种新的研究范式，从而对样本数据的规模、质量、多样性等提出了更高要求。目前常见的样本数据集主要包括了场景识别、土地覆盖/利用分类、专题要素提取、变化检测、目标检测、语义分割等类别。
3、传统人机交互的样本标注工作需要大量的人力和时间，部分地物的标注甚至对专业人士的知识和经验要求更高，从而导致了遥感影像中标记样本数量往往较少，因此基于多光谱或高光谱遥感影像和已有的地表覆盖分类数据，快速批量生成ai训练样本的方法极具研究价值。
4、通常针对特定区域或特定类别目标的遥感影像样本数据集，存在遥感影像标注不统一、有效样本数量不够丰富、特征多样性不足等现状，导致深度学习网络模型对遥感影像上目标识别精度低、泛化性差，这对生成模型的训练过程带来挑战。因此，通过研究基于多光谱、高光谱遥感卫星影像和地表覆盖数据的可变格网样本批量生成方法成为当前解决和拓展样本数据量和样本多样性的一种有效途径。
5、针对上述问题，如何实现基于多/高光谱影像和地表覆盖分类数据的可变格网样本批量生成的方法，并保
技术实现思路
1、本专利技术应用可变格网技术、图斑简化速查技术、两级分块筛选技术、双重掩膜技术，提供一种基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，可以解决应用中的影像不同分辨率、影像黑边、云覆盖、快速批量生成样本的问题。
2、基于多光谱或高光谱遥感卫星影像，结合地表覆盖调查分类数据、基础地理信息数据等基础资料，针对包括植被、水体、岩矿、土壤、冰雪冻土、人工目标等一级类典型地物要素目标，进行遥感影像处理、可变格网单元生成、地表覆盖图斑两级筛选、图斑简化速查、影像双重掩膜、样本数据生成等方面的技术研究，构建了一套面向遥感智能解译和识别的遥感影像样本批量生成技术体系，有效促进了样本数据的统一管理、重复利用和动态更新。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
4、本专利技术一种基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，包括以下步骤：
5、步骤1，数据获取和有效性检查，首先，获取目标遥感卫星影像数据，该影像可以是多光谱影像或高光谱影像，对所述目标遥感卫星影像数据的元数据进行读取，检查地理空间参考、空间分辨率、影像波段数、产品级别、成像日期、中心地理坐标、地理范围及有效数据区域，确保输入影像为高质量的正射影像数据；其次，获取县级行政区划边界矢量数据和地表覆盖分类矢量数据，检查矢量数据的地理空间参考是否与所述目标正射影像数据一致，检查矢量几何图形的有效性，检查矢量属性是否包含必要的属性字段；最后，获取与所述正射影像对应的栅格云掩膜文件，检查地理范围及空间参考是否与所述目标正射影像一致；
6、步骤2，可变格网生成，针对不同分辨率的遥感卫星影像数据和样本训练要求，可以按需设定格网单元大小和格网间重叠宽度，生成完全覆盖影像的指定规格的格网矢量文件，其地理空间参考应当与所述目标遥感卫星影像一致；
7、步骤3，影像有效区及掩膜生成，首先，从所述目标遥感卫星影像数据的元数据中提取影像有效区的四角点坐标，生成影像有效区多边形矢量数据；其次，对影像有效区多边形矢量数据进行栅格化处理，形成影像有效区栅格掩膜文件；
8、步骤4，地表覆盖图斑筛选，应用图斑简化速查技术，加快地表覆盖图斑筛选过程。首先，检查是否存在经过图斑简化处理后的县级行政区矢量数据，如果不存在，则依次提取行政区图斑的外包矩形，生成对应的简化县级行政区矢量数据；其次，对所述影像有效区多边形矢量数据和所述简化县级行政区划矢量数据进行叠加分析，筛选出相关行政区；然后，遍历相关行政区，对每一个行政区，检查是否存在经过图斑简化处理后的地表覆盖分类矢量数据，如果不存在，则依次提取地表覆盖图斑的外包矩形，生成对应的简化地表覆盖矢量数据；最后，遍历相关行政区，对每一个行政区，用所述影像有效区多边形矢量数据和该行政区的简化地表覆盖分类矢量数据进行叠加分析，筛选出相关的简化地表覆盖图斑，从而依据所述图斑的标识号，检索出地表覆盖的原始图斑，生成与所述目标遥感卫星影像对应的地表覆盖图斑矢量数据；
9、步骤5，地类标签影像生成，按照所述目标遥感卫星影像的地理范围、地理空间参考、空间分辨率，以及地表覆盖图斑的地类代码，设定栅格化参数，对经过筛选的所述地表覆盖图斑矢量进行栅格化处理，生成与所述目标遥感卫星影像对应的单波段地类标签影像；其中，所述地类标签影像的栅格像素值为地表覆盖图斑的地类代码；
10、步骤6，地类标签影像掩膜处理，首先，应用所述影像有效区栅格掩膜文件对所述地类标签影像进行掩膜处理，使得地类标签影像与所述目标遥感卫星影像的黑边有一致的对应分类值；其次，应用所述栅格云掩膜文件对所述地类标签影像进行掩膜处理，使得地类标签影像与所述目标遥感卫星影像的云覆盖区域有一致的对应分类值；
11、步骤7，样本影像切片，遍历所述可变格网，对每一个格网单元，根据格网单元的地理范围，分别裁剪输出指定地理范围的所述目标遥感卫星影像的切片单元和所述掩膜后地类标签影像的切片单元，从而，两者构成一份样本影像。
12、其中，步骤1所述的数据获取和有效性检查，包括数据的格式要求和数据有效性检查。
13、数据的格式要求：获取空间分辨率优于2米分辨率的4波段tiff格式的多光谱影像数据或空间分辨率30米的166个或330个波段tiff格式的高光谱影像数据，文件名需要符合影像命名规范便于自动搜索；获取地表覆盖分类矢量数据，由于其数据量巨大，需按照行政区分别存储为shapefile格式，并且其属性字段应至少包含名为classid的整型字段代表地类代码。其中有地物类型图斑，针对图斑进行数据有效性检查，并几何图形修复，获取县界行政区划边界矢量文件为多边形shapefile；将上述三种类型文件进行空间配准，并保证空间参考一致；
14、数据有效性检查包括：
15、(1)短线段-线段短于与几何关联的控件参考的系统单位所允许的长度；
16、(2)空几何-该要素不具有几何或则shape字段为空；
17、(3)不正确的环走向-面的环没有正确地定向(外环-顺时针，内环-逆时针)；
18、(4)不正确的线段走向本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：在步骤1中，数据的格式要求为：获取空间分辨率优于2米分辨率的4波段TIFF格式的多光谱影像数据或空间分辨率30米的166个或330个波段TIFF格式的高光谱影像数据，文件名需要符合影像命名规范便于自动搜索；获取地表覆盖分类矢量数据，需按照行政区分别存储为Shapefile格式，并且其属性字段应至少包含名为CLASSID的整型字段代表地类代码；其中有地物类型图斑，针对图斑进行数据有效性检查，并几何图形修复，获取县界行政区划边界矢量文件为多边形Shapefile；将上述三种类型文件进行空间配准，并保证空间参考一致。
3.根据权利要求1所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：在步骤1中，数据有效性检查包括：
4.根据权利要求1或2或3所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：针对矢量文件中的图斑，
5.根据权利要求4所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：图斑几何图形数据有效性检查，遵循OGC SFSQL标准所定义的多边形有效性的规则：(1)多边形的环必须闭合；(2)内环必须位于外环的内部；(3)环不能自相交，它们不能相互接触，也不能交叉；(4)除了在某个点接触，环不能与其他环接触。
6.根据权利要求1所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：在步骤2中，可变格网生成，包括：基于遥感卫星影像数据，自定义标准格网规格；生成完全覆盖影像并且符合规格的格网；保证格网单元之间存在指定宽度的重叠区域；格网单元大小和格网间重叠宽度由外部输入。
7.根据权利要求1所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：在步骤3中，影像有效区及掩膜生成，影像有效区矢量用于行政区筛选，进而筛选相关的地表覆盖图斑，影像有效区掩膜栅格用于地类标签的掩膜处理，使得地类标签与所述目标遥感卫星影像取得一致。
8.根据权利要求1所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：在步骤4中，检查是否存在经过图斑简化处理后的县级行政区矢量数据，如果不存在，则依次提取行政区图斑的外包矩形，生成对应的简化县级行政区矢量数据；对所述影像有效区多边形矢量数据和所述简化县级行政区划矢量数据进行叠加分析，筛选出相关行政区；然后，遍历相关行政区，对每一个行政区，检查是否存在经过图斑简化处理后的地表覆盖分类矢量数据，如果不存在，则依次提取地表覆盖图斑的外包矩形，生成对应的简化地表覆盖矢量数据；遍历相关行政区，对每一个行政区，用所述影像有效区多边形矢量数据和该行政区的简化地表覆盖分类矢量数据进行叠加分析，筛选出相关的简化地表覆盖图斑，从而依据所述图斑的标识号，检索出地表覆盖的原始图斑，生成与所述目标遥感卫星影像对应的地表覆盖图斑矢量数据。
9.根据权利要求1所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：在步骤5中，对于本步骤输入的筛选后地表覆盖图斑，其地理范围应大于或等于所述目标遥感卫星影像的地理范围；地表覆盖图斑包含的CLASSID的整型字段代表地类代码，该地类代码将作为矢量栅格化后对应位置的栅格像素值。
10.根据权利要求1所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：在步骤7中，具体为：每份样本包含两个TIFF格式的输出文件，其文件命名规则为N+7位纬度值+E+8位经度值+_+8位日期+LABEL.TIF或N+7位纬度值+E+8位经度值+_+8位日期+IMAGE.TIF；文件名中的经、纬度值为原值乘以100000后的整数值，位数不足需要数值前面补零，文件名中的日期为所述目标遥感卫星影像的成像日期。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：在步骤1中，数据的格式要求为：获取空间分辨率优于2米分辨率的4波段tiff格式的多光谱影像数据或空间分辨率30米的166个或330个波段tiff格式的高光谱影像数据，文件名需要符合影像命名规范便于自动搜索；获取地表覆盖分类矢量数据，需按照行政区分别存储为shapefile格式，并且其属性字段应至少包含名为classid的整型字段代表地类代码；其中有地物类型图斑，针对图斑进行数据有效性检查，并几何图形修复，获取县界行政区划边界矢量文件为多边形shapefile；将上述三种类型文件进行空间配准，并保证空间参考一致。
3.根据权利要求1所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：在步骤1中，数据有效性检查包括：
4.根据权利要求1或2或3所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：针对矢量文件中的图斑，需进行图斑几何图形数据有效性检查，应满足shapefile格式多边形要素类的规范性。
5.根据权利要求4所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：图斑几何图形数据有效性检查，遵循ogc sfsql标准所定义的多边形有效性的规则：(1)多边形的环必须闭合；(2)内环必须位于外环的内部；(3)环不能自相交，它们不能相互接触，也不能交叉；(4)除了在某个点接触，环不能与其他环接触。
6.根据权利要求1所述的基于多/高光谱影像和地表覆盖数据可变格网样本批量生成方法，其特征在于：在步骤2中，可变格网生成，包括：基于遥感卫星影像数据，自定义标准格网规格；生成完全覆盖影像并且符合规格的格网；保证格网单元之间存在指定宽度的重叠区域；格网单元大小和格网间重叠宽度由外部输入。
7.根据权利要求1所述的基于多/...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁树能，李冰，李阳，张宁，魏英娟，魏红艳，肖晨超，
申请(专利权)人：自然资源部国土卫星遥感应用中心，
类型：发明
国别省市：
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