【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于遥感旱情监测领域，具体涉及一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法及系统。
技术介绍
1、传统的干旱监测主要依靠传统地面监测站获得的数据，在空间连续性方面非常有限。此外，传统方法存在监测精度低、监测周期长、空间覆盖范围有限等问题，往往无法全面准确地掌握干旱事件的发生和演变过程。因此，利用遥感技术监测时间连续、监测数据获取便捷等特点，结合与干旱关系最为直接的地表水状态转换，探索可在中国乃至全球类似流域推广的新型干旱监测方法具有重要意义。
2、干旱一般分为四种类型：气象干旱是指降雨量低于正常水平而气温高于正常水平的时期；农业干旱是指土壤水分低于平均降雨量或高于蒸发率的时期；水文干旱是指水库水位低、河流流量低于平均水平的时期。这三类干旱之间的相互作用会导致生态和社会经济干旱。科学家们提出了不同的干旱监测模型和方法，包括利用热惯性模型监测土壤水分和采用主动/被动微波遥感方法检索土壤水分等。然而，为了进一步量化干旱严重程度、确定干旱演变过程、研究干旱分布特征，国内外许多学者逐渐发展出了许多干旱指数。最广泛使用的干旱指数包括标准化降水指数（spi）、标准化径流指数（sri）、标准化降水蒸散指数（spei）、标准化土壤水分指数（ssmi）以及帕尔默干旱严重程度指数（pdsi）。这些指数主要根据降水和蒸发之间的水文平衡来评估干旱严重程度，考虑降水和蒸发之间的相对关系，以揭示土壤水分的变化趋势。此外，这些指数通常都经过标准化处理，以消除地区和时间上的差异，将其归纳为与长期平均值的偏差。
3、尽管上述传统干
4、因此，针对上述问题设计开发出一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法及系统很有必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法及系统，不仅有效解决了由于云层覆盖导致的水体数据缺失问题，提高了遥感干旱监测的精度与可靠性，而且更加准确地反映了干旱的发生、发展及其空间扩展特征，为区域水资源管理与生态环境保护提供了重要的技术支撑。
2、根据本专利技术说明书的一方面，提供一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，包括：
3、基于获取的dw水体数据提取半月尺度地表水，结合收集的辅助水体数据，采用随机森林算法和时空邻域相似性算法对提取的半月尺度地表水进行补充，得到半月尺度水体产品；
4、将半月尺度水体产品基于面积大小分为三种状态，基于三种状态进行两两空间匹配得到六种水体状态转换类型，分别计算得到所述六种水体状态转换类型各自的转移总次数，形成状态转移矩阵；
5、选择大水体转为小水体和非水体转为小水体这两种类型，结合所述大水体转为小水体和所述非水体转为小水体的转移总次数，计算归一化小水体状态转换指数nswsti；
6、结合传统干旱指数和所述归一化小水体状态转换指数nswsti，进行相关性分析，基于相关性分析得到的结果，进行气象干旱遥感监测。
7、进一步地，结合收集的辅助水体数据，采用随机森林算法和时空邻域相似性算法对提取的半月尺度地表水进行补充，包括：
8、所述收集的辅助水体数据有sentinel-1 sar影像、sentinel-2光学遥感影像、数字高程模型数据、最大地表水范围数据；
9、采用随机森林算法提取所述sentinel-1 sar影像的水体数据，对所述半月尺度地表水的缺失区域进行补充，得到初始半月尺度水体产品；
10、对于sentinel-2光学遥感影像采用指数阈值法，对初始半月尺度水体产品中的沙漠和冰雪区域进行掩膜处理；
11、采用时空邻域相似性算法对初始半月尺度水体产品进一步进行水体补充；
12、利用从数字高程模型数据中获得的山体阴影层数据，对研究区域由于地势高而产生的山体阴影进行掩膜处理，得到最终的半月尺度水体产品。
13、进一步地，所述采用指数阈值法中还包括的计算公式，如下：
14、
15、其中，为归一化水指数，为影像绿色波段的反射值，为近红外波段的反射值；另外7。
16、进一步地，将半月尺度水体产品基于面积大小分为三种状态，包括：
17、水体面积≥105平方米，记为大水体；
18、水体面积<105平方米且不与大江大河连通，记为小水体；
19、除水体之外的其他土地利用类型，记为非水体。
20、进一步地，将半月尺度水体产品基于面积大小分为三种状态，还包括：
21、利用最大地表水范围数据对小水体进行掩膜处理。
22、进一步地，计算归一化小水体状态转换指数nswsti的公式为：
23、
24、其中，为大水体转为小水体的转移总次数，为非水体转为小水体的转移总次数。
25、根据本专利技术说明书的一方面，提供一种基于小水体转移矩阵的遥感干旱监测系统，包括：
26、获取水体产品模块，用于基于获取的dw水体数据提取半月尺度地表水，结合收集的辅助水体数据，结合收集的哨兵-1合成孔径雷达(sentinel-1 synthetic apertureradar，sentinel-1 sar)影像、哨兵2(sentinel-2)光学遥感影像以及数字高程模型数据(digital elevation model，dem)，采用随机森林算法和时空邻域相似性算法对提取的半月尺度地表水进行补充，得到半月尺度水体产品；
27、状态转换模块，用于将半月尺度水体产品基于面积大小分为三种状态，基于三种状态进行两两空间匹配得到六种水体状态转换类型，分别计算得到所述六种水体状态转换类型各自的转移总次数，形成状态转移矩阵；
28、nswsti计算模块，用于选择大水体转为小水体和非水体转为小水体这两种类型，结合所述大水体转为小水体和所述非水体转为小水体的转移总次数，计算归一化小水体状态转换指数nswsti；
29、干旱监测模块，用于结合传统干旱指数和所述归一化小水体状态转换指数nswsti，进行相关性分析，基于相关性分析得到的结果，进行气象干旱遥感监测。
30、根据本专利技术说明书的一方面，提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，其特征在于，结合收集的辅助水体数据，采用随机森林算法和时空邻域相似性算法对提取的半月尺度地表水进行补充，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，其特征在于，所述采用指数阈值法中还包括的计算公式，如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，其特征在于，将半月尺度水体产品基于面积大小分为三种状态，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，其特征在于，将半月尺度水体产品基于面积大小分为三种状态，还包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，其特征在于，计算归一化小水体状态转换指数NSWSTI公式为：
7.一种基于小水体转移矩阵的遥感干旱监测系统，其特征在于，包括：
8.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～6任一所述的基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，其特征在于，结合收集的辅助水体数据，采用随机森林算法和时空邻域相似性算法对提取的半月尺度地表水进行补充，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，其特征在于，所述采用指数阈值法中还包括的计算公式，如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，其特征在于，将半月尺度水体产品基于面积大小分为三种状态，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于小水体转移矩阵的气象干旱遥感监测方法，其特征在于，将半...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟令奎，王熙，张文，李林宜，马洋洋，张镇，王喆，王慧，宋縯蛟，鲍怡，马润生，罗杰，苗林光，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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