基于光学和热红外遥感影像的表碛覆盖型冰川识别方法技术

本发明专利技术涉及基于光学和热红外遥感影像的表碛覆盖型冰川识别方法，属于遥感地学应用领域。本方法利用Landsat?TM/ETM+遥感影像的光学波段和热红外波段，结合DEM等数据对表碛覆盖型冰川进行识别，首先对TM/ETM+影像的光学波段进行大气辐射校正和地形辐射校正，利用热红外波段进行地表温度反演，并进行归一化，然后区分光照区和阴影区；最后利用最大似然法对影像的光照区和阴影区分别进行分类，得到冰、表碛覆盖型冰川、冰与岩屑混合区、阴影、岩石等类别。与传统方法相比，本发明专利技术引入热红外波段，对表碛覆盖型冰川的识别更准确和高效，在数据空间分辨率的重采样上本发明专利技术提出的方法得到的结果更加合理。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于遥感地学应用领域。本方法利用Landsat?TM/ETM+遥感影像的光学波段和热红外波段，结合DEM等数据对表碛覆盖型冰川进行识别，首先对TM/ETM+影像的光学波段进行大气辐射校正和地形辐射校正，利用热红外波段进行地表温度反演，并进行归一化，然后区分光照区和阴影区；最后利用最大似然法对影像的光照区和阴影区分别进行分类，得到冰、表碛覆盖型冰川、冰与岩屑混合区、阴影、岩石等类别。与传统方法相比，本专利技术引入热红外波段，对表碛覆盖型冰川的识别更准确和高效，在数据空间分辨率的重采样上本专利技术提出的方法得到的结果更加合理。【专利说明】
本专利技术涉及，属于遥感地学应用
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技术介绍
冰川资源是地球上重要的淡水资源，约占总淡水资源的75%，而且冰川是全球气候变化的重要指示器，利用遥感的方法进行冰川识别对于了解冰川资源，分析全球气候变化具有重要意义。但是传统的冰雪指数等光学波段的遥感识别方法只能将较干净的冰川识别出来，对于表碛覆盖型冰川光学波段就很难进行识别了。表碛覆盖型冰川的表面有一层岩屑覆盖，这与冰川周围裸露的岩石在光学波段范围上光谱信息相似，不易区分。但是由于表碛覆盖型冰川的下面有冰川，在地表温度的表现上会较周围岩石低一些，因此，专利技术人考虑可以将这一特点作为识别表碛覆盖型冰川的特征。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:克服现有技术缺点，提出一种，能够较准确、完整地识别出表碛覆盖型冰川，达到比较好的效果。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案是:一种基于光学和热红外遥感影像的表碛覆盖型冰)11识别方法，包括以下步骤:第一步、将遥感影像各波段的DN值根据卫星参数文件转换成卫星接收的辐亮度值，获得由福亮度值表征的各波段影像，所述遥感影像为Landsat TM影像或Landsat ETM+影像；第二步、将TM第一至第五波段影像(TM1-TM5)、TM第七波段影像(TM7)作为光学波段组影像，TM第六波段影像(TM6)作为热红外波段组影像；第三步、对光学波段组影像的6个波段分别进行大气辐射校正、地形辐射校正，得到光学波段组6个波段的地表反射率影像；第四步、对热红外波段组影像的I个波段进行地表温度反演，并进行归一化处理，得到地表温度影像；第五步、将光学波段组的6个波段地表反射率影像和热红外波段组的I个地表温度影像进行合并，得到待分类影像；第六步、结合DEM数据与遥感影像成像时的太阳方位角，获取遥感影像的光照区和阴影区；第七步、对待分类影像的光照区和阴影区分别进行监督分类，并将光照区和阴影区的分类结果进行合并，分类中包含有表碛覆盖型冰川；第八步、对于分类结果手工修改明显的错分像元，改进分类结果，最终完成对表碛覆盖型冰川的识别。本方法利用Landsat TM/ETM+遥感影像的光学波段和热红外波段，结合DEM等数据对表碛覆盖型冰川进行识别，首先对TM/ETM+影像的光学波段进行大气辐射校正和地形辐射校正，利用热红外波段进行地表温度反演，并进行归一化，然后区分光照区和阴影区；最后利用最大似然法对影像的光照区和阴影区分别进行分类，得到冰、表碛覆盖型冰川、冰与岩屑混合区、阴影、岩石等类别。与传统方法相比，本专利技术引入热红外波段，对表碛覆盖型冰川的识别更准确和高效，在数据空间分辨率的重采样上本专利技术提出的方法得到的结果更加合理。本专利技术，还具有如下改进:1、所述第三步中，采用FLAASH大气辐射校正模型进行大气辐射校正；采用改进的C校正方法进行地形辐射校正。2、所述第四步中，首先将热红外波段影像重采样到30m空间分辨率，再进行地表温度反演。3、第四步中，采用普适单通道方法进行地表温度反演，所述普适单通道方法中的大气水汽含量数据采用经重采样到30m空间分辨率的M0D05数据，普适单通道方法中NDVI参数通过TM第三波段影像(TM3)和TM第四波段影像(TM4)获得。4、所述第四步中，将M0D05数据的空间分辨率重采样到30m的方法如下:步骤a、将Ikm分辨率的M0D05数据转换到与遥感影像(TM/ETM+影像)一致的地图投影下；步骤b、将M0D05数据的每个像元转成一个位置在其中心的矢量点；步骤C、以矢量点为基础，以30mX30m为像元大小，采用Kriging方法进行插值，得到重采样后的大气水汽含量数据。5、所述第六步中，DEM数据为经重采样到30m空间分辨率的SRTM DEM数据。6、所述第七步中，监督分类采用人工进行样本训练并应用最大似然分类法进行分类。7、所述第七步在分类合并完成后，进行分类精度评价，若满足分析要求则执行第八步，否则重新选择样本，重新分类，直到精度评价结果符合分析要求。本专利技术利用Landsat TM或Landsat ETM+遥感卫星数据的光学波段和热红外波段对研究区进行分类，提取表碛覆盖型冰川。本专利技术识别方法由于增加了热红外波段数据，分类的特征空间中加入了地表温度特征，因此对于冰川上的岩屑和岩石有了比较好的区分。该方法对于表碛覆盖型冰川的识别比较准确，由于没有使用额外的热红外数据，而且使用的TM/ETM+数据、M0D05数据和SRTM DEM数据获取方便，因此方法可操作性强，易于推广。进行分类的光学波段影像像元的反射率值都在O到I之间，而地表温度数据一般采用开氏温度表示，其值一般都大于250K，为了使所有特征空间在一个权重下进行分类，本专利技术将反演得到的地表温度数据标准化到之间(归一化)，然后再合并组成新的特征空间，得到含有地表温度信息的待分类影像，用于监督分类，能有效准确识别表碛覆盖型冰川。由于M0D05数据的空间分别率是1km，而Landsat TM/ETM+数据的空间分辨率是30m，因此需要对M0D05数据进行重采样，但是由于两种数据的空间分辨率相差很大，传统的重采样方法(最邻近法、双线性插值法、三次卷积插值法)得到的重采样结果都不是很理想，因此本专利技术提出了一种采用Kriging插值进行重采样的方法，得到的采样结果更加合理，效果更好。综上，本专利技术针对表碛覆盖型冰川，综合利用光学波段的地表反射率特征和热红外波段反演的地表温度特征，提出识别表碛覆盖型冰川的方法。该方法只使用免费公开的、易于获得的Landsat TM/ETM+数据、MODIS水汽含量产品数据(M0D05)和SRTM DEM数据，以较高精度完成表碛覆盖型冰川的识别。与传统方法相比，该方法引入了地表温度特征，使得在光学波段难以区分的冰川上的岩屑和岩石可以有效的区分开来，另外，本专利技术采用的空间分辨率重采样方法使得重采样后的结果更加合理，更加符合自然情况。【专利附图】【附图说明】下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1是本专利技术表碛覆盖型冰川识别方法的流程图。图2是M0D05数据Kriging插值重采样过程示意图。图3是M0D05数据三次卷积重采样结果示意图。图4是研究区Landsat TM影像。图5是图4的光照区和阴影区示意图。图6是研究区初步分类结果图。图7是经手工修改后的最终分类结果图。【具体实施方式】下面根据附图详细阐述本专利技术，使本专利技术的目的和效果变得更加明显。如图1所示，为本实施例流程图，具体步骤如下:第一步、将Landsat TM遥感影像各波段的DN值根据卫星参数文件转换成卫星接收的辐亮度本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于光学和热红外遥感影像的表碛覆盖型冰川识别方法，包括以下步骤:第一步、将遥感影像各波段的DN值根据卫星参数文件转换成卫星接收的辐亮度值，获得由辐亮度值表征的各波段影像，所述遥感影像为Landsat?TM影像或Landsat?ETM+影像；第二步、将TM第一至第五波段影像、TM第七波段影像作为光学波段组影像，TM第六波段影像作为热红外波段组影像；第三步、对光学波段组影像的6个波段分别进行大气辐射校正、地形辐射校正，得到光学波段组6个波段的地表反射率影像；第四步、对热红外波段组影像的1个波段进行地表温度反演，并进行归一化处理，得到地表温度影像；第五步、将光学波段组的6个波段地表反射率影像和热红外波段组的1个地表温度影像进行合并，得到待分类影像；第六步、结合DEM数据与遥感影像成像时的太阳方位角，获取遥感影像的光照区和阴影区；第七步、对待分类影像的光照区和阴影区分别进行监督分类，并将光照区和阴影区的分类结果进行合并，分类中包含有表碛覆盖型冰川；第八步、对于分类结果手工修改明显的错分像元，改进分类结果，最终完成对表碛覆盖型冰川的识别。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柯长青，寇程，李澜宇，韩艳飞，刘洵，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：