【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间对地观测技术和应用领域，涉及基于特征空间的遥感影像石漠化分级方法、装置及设备。
技术介绍
1、喀斯特石漠化(karst rock desertification，简称krd)是一个严峻的环境问题，特指在亚热带地区脆弱的喀斯特地质背景下，由于人类不合理活动的干扰，导致土壤遭受剧烈侵蚀，基岩大范围裸露，土地的生产能力急剧下降，地表呈现出类似荒漠化的土地退化景象。为了有效应对石漠化问题，精准且高效地掌握石漠化的分布状况至关重要，因为这将直接影响应对石漠化问题采取针对性的治理措施，从而提高石漠化治理效率并降低成本。
2、传统的石漠化调查主要依赖于野外观测，这种方法虽然直接，但消耗的人力、物力巨大，且时间成本高昂，难以满足大范围、快速监测的需求。相比之下，遥感对地观测技术以其观测范围广、数据获取效率高、波谱信息丰富等显著优势，成为监测石漠化的理想选择。通过遥感技术，可以迅速获取地表信息，为石漠化的监测和分级提供有力支持。
3、在遥感手段中，有多种方法可以用于石漠化的分级，包括有分级指标法、机器学习法、特征空间法等。其中，分级指标法是一种基于已有石漠化分级标准构建决策树的方法，它能够快速、简易地获取研究区域内不同等级的石漠化分布情况。然而，这种方法在适应不同环境条件下的石漠化分级要求时存在一定的局限性。机器学习方法则通过标注大量的样本来获取先验知识，用于训练模型，训练好的模型可以应用于石漠化的分级。特征空间法则通过探索不同石漠化表征指数之间的线性关系，构建石漠化指数来进行分级。这种方法既能够较好地反
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为克服现有的问题，提出了基于特征空间的遥感影像石漠化分级方法、装置及设备，可有效实现目标区域不同程度石漠化区域的石漠化分级。
2、为解决上述问题，本专利技术提供如下技术方案为：
3、基于特征空间的遥感影像石漠化分级方法，包括：
4、s1.获取石漠化覆盖研究区域的遥感影像、高程数据dem和土地利用数据，并进行预处理；
5、s2.利用高程数据dem计算坡度，将坡度大于25°的区域设为陡坡区域，对陡坡区域利用scs+c地形校正模型进行地形校正，消除地形因素对后续指数反演可能产生的影响；
6、s3.利用遥感影像获取相关区域的光谱信息，并提取岩石和植被的具体特征，得到相对应的波谱特性；基于岩石的波谱特性构建岩石指数rcri，基于植被的波谱特性构建植被指数ndre；
7、s4.基于岩石指数rcri和植被指数ndre构建rcri-ndre特征空间；
8、s5.根据岩石指数rcri和植被指数ndre在rcri-ndre特征空间中的分布规律，根据点到直线的距离公式，构建石漠化指数；
9、s6.利用高分辨率遥感影像辅助目视解译不同程度的石漠化样本点，计算rcri-ndre特征空间中不同程度石漠化样本点，确定不同程度石漠化的分级阈值；
10、s7.基于分级阈值进行石漠化分级，获取不同程度石漠化的分布情况。
11、根据本专利技术的一个方面，所述步骤s1中，所述预处理包括：对遥感影像进行辐射校正、大气校正、镶嵌、裁剪；对高程数据进行拼接和裁剪；对土地利用数据提取水体、建筑及其他不可能发育石漠化的非石漠化区域，基于提取得到的所述非石漠化区域对遥感影像进行掩膜，以提升后期石漠化分级的精度和效率。
12、根据本专利技术的一个方面，所述步骤s3中，构建岩石指数rcri和植被指数ndre的步骤中，充分考虑植被在红光波段强吸收，在红边波段高反射，而岩石在红边波段和近红外波段的反射率低于植被，而其他波段高于植被的波普特征，利用红光波段red、红外波段nir和蓝光波段blue构建碳酸盐岩石指数rcri，计算公式如下所示：
13、rcri＝(blue+red-nir)/(blue+nir)
14、利用红光波段red和红边波段re构建植被指数ndre，计算公式如下所示：
15、ndre＝(re-red)/(re+red)
16、根据本专利技术的一个方面，所述步骤s4中，所述岩石指数rcri和植被指数ndre进行归一化，将归一化后的岩石指数rcri和植被指数ndre分别作纵坐标和横坐标，构建rcri-ndre特征空间；在所述rcri-ndre特征空间中，右下区域具有较高的植被指数ndre和较低的岩石指数rcri作为石漠化等级较轻的区域，相反的，左上区域则具有较高的岩石指数rcri和较低的植被指数ndre作为石漠化等级较严重的区域。
17、根据本专利技术的一个方面，所述步骤s5中，所述岩石指数rcri和植被指数ndre基于最小二乘原理进行线性拟合，得到岩石指数rcri和植被指数ndre的拟合直线，作所述拟合直线与x轴交点的垂线y，以所述垂线y作为基准线，计算rcri-ndre特征空间中的点到直线y的距离；所述rcri-ndre特征空间中距离直线y的距离越远的点作为严重的石漠化等级，相反的，rcri-ndre特征空间中距离直线y的距离越近的点则作为较轻的石漠化等级，以此构建石漠化指数。
18、根据本专利技术的一个方面，所述步骤s6中，利用高分辨率遥感影像辅助目视解译均衡选取不同等级的石漠化样本点的步骤中，计算不同等级石漠化样本点的均值，再计算相邻等级石漠化的均值的中值作为区分不同等级石漠化的分级阈值。
19、根据本专利技术的一个方面，所述步骤s7中，基于分级阈值进行石漠化分级的步骤中，计算目标区域遥感影像每一个像元的石漠化指数，通过所述分级阈值进行石漠化分级。
20、根据本专利技术的一个方面，本专利技术基于rcri-ndre特征空间的遥感影像石漠化分级装置，包括：
21、预处理模块，用于针对目标区域遥感影像、高程数据和土地利用数据进行预处理；
22、地形校正模块，用于校正遥感影像中由于地形因素造成的反射率误差，提高后续石漠化表征指数反演精度；
23、指数计算模块，用于利用遥感影像反演岩石指数和植被指数，并进行归一化；
24、特征空间模块，用于构建rcri-ndre特征空间和石漠化指数，并计算不同等级石漠化的分级阈值；
25、分级模块，用于利用rcri-ndre特征空间，根据计算得到的石漠化分级阈值对目标区域石漠化进行分级。
26、根据本专利技术的一个方面，本专利技术还提供基于rcri-ndre特征空间的遥感影像石漠化分级设备，所述设备用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，可实现基于rcri-ndre特征空间的遥感影像石漠化分级方法。
27、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
28、根据本专利技术的方案，利用可以敏感反映植被生长状况的红边波段进行研究区域植被指数ndre的反演和表征，进而有效地区分岩石与植被；此外，岩石和植被本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于特征空间的遥感影像石漠化分级方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述预处理包括：对遥感影像进行辐射校正、大气校正、镶嵌、裁剪；对高程数据进行拼接和裁剪；对土地利用数据提取水体、建筑及其他不可能发育石漠化的非石漠化区域，基于提取得到的所述非石漠化区域对遥感影像进行掩膜。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，构建岩石指数RCRI和植被指数NDRE的步骤中，利用红光波段RED、红外波段NIR和蓝光波段BLUE构建岩石指数RCRI，计算公式如下所示：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述岩石指数RCRI和植被指数NDRE进行归一化，将归一化后的岩石指数RCRI和植被指数NDRE分别作为纵坐标和横坐标，构建RCRI-NDRE特征空间；在所述RCRI-NDRE特征空间中，右下区域具有较高的植被指数NDRE和较低的岩石指数RCRI作为石漠化等级较轻的区域，相反的，左上区域则具有较高的岩石指数RCRI和较低的植被指数NDRE作为石漠化等级较严重的区域。>
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述岩石指数RCRI和植被指数NDRE基于最小二乘原理进行线性拟合，得到岩石指数RCRI和植被指数NDRE的拟合直线，作所述拟合直线与x轴交点的垂线y，以所述垂线y作为基准线，计算RCRI-NDRE特征空间中的点到直线y的距离；所述RCRI-NDRE特征空间中距离直线y的距离越远的点作为严重的石漠化等级，相反的，RCRI-NDRE特征空间中距离直线y的距离越近的点则作为较轻的石漠化等级，以此构建石漠化指数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6中，利用高分辨率遥感影像辅助目视解译均衡选取不同等级的石漠化样本点的步骤中，计算不同等级石漠化样本点的均值，再计算相邻等级石漠化的均值的中值作为区分不同等级石漠化的分级阈值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S7中，基于分级阈值进行石漠化分级的步骤中，计算目标区域遥感影像每一个像元的石漠化指数，通过所述分级阈值进行石漠化分级。
8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的基于特征空间的遥感影像石漠化分级方法的遥感影像石漠化分级装置，其特征在于，包括：
9.一种利用权利要求1-7中任一项所述的基于特征空间的遥感影像石漠化分级方法的遥感影像石漠化分级设备，其特征在于，所述设备用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现所述权利要求1-7中的任一项基于RCRI-NDRE特征空间的遥感影像石漠化分级方法。
...【技术特征摘要】
1.基于特征空间的遥感影像石漠化分级方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述预处理包括：对遥感影像进行辐射校正、大气校正、镶嵌、裁剪；对高程数据进行拼接和裁剪；对土地利用数据提取水体、建筑及其他不可能发育石漠化的非石漠化区域，基于提取得到的所述非石漠化区域对遥感影像进行掩膜。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s3中，构建岩石指数rcri和植被指数ndre的步骤中，利用红光波段red、红外波段nir和蓝光波段blue构建岩石指数rcri，计算公式如下所示：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述岩石指数rcri和植被指数ndre进行归一化，将归一化后的岩石指数rcri和植被指数ndre分别作为纵坐标和横坐标，构建rcri-ndre特征空间；在所述rcri-ndre特征空间中，右下区域具有较高的植被指数ndre和较低的岩石指数rcri作为石漠化等级较轻的区域，相反的，左上区域则具有较高的岩石指数rcri和较低的植被指数ndre作为石漠化等级较严重的区域。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s5中，所述岩石指数rcri和植被指数ndre基于最小二乘原理进行线性拟合，得到岩石指数rcri和植...
【专利技术属性】
技术研发人员：符晗，李晓明，
申请(专利权)人：海南省航天技术创新中心，
类型：发明
国别省市：
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