本發(fā)明涉及人口密度分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

人口密度是單位面積土地上居住的人口數(shù)，它是表示區(qū)域人口的密集程度的指標(biāo)，可以用來(lái)衡量一個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市建設(shè)水平等，也可以為國(guó)家和地方的宏觀調(diào)控、城市發(fā)展規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐，另外，精準(zhǔn)的人口密度分布數(shù)據(jù)有助于企事業(yè)單位和創(chuàng)業(yè)者其做出合理的選址、產(chǎn)業(yè)布局等決策。

目前，人口密度一般是以行政區(qū)劃為計(jì)算單位的，比如某一縣市的人口總數(shù)除以面積即作為該縣市的人口密度，精度很差，人口在該縣市內(nèi)具體一些的分布情況是不可知的。

綜上，目前迫切需要一種精度更高的人口密度分析系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)，以提高人口密度計(jì)算的精準(zhǔn)度，為國(guó)家和地方的宏觀調(diào)控、城市發(fā)展規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐，以及為企事業(yè)單位和創(chuàng)業(yè)者的選址和產(chǎn)業(yè)布局提供數(shù)據(jù)支持。

本發(fā)明提供的一種基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)，包括：居民地提取模塊、建筑高度確定模塊、格網(wǎng)劃分模塊、格網(wǎng)空間計(jì)算模塊和人口密度確定模塊；其中，

所述居民地提取模塊，用于根據(jù)目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的第一遙感數(shù)據(jù)提取出所述目標(biāo)區(qū)域中包含的居民地區(qū)域；

所述建筑高度確定模塊，用于根據(jù)第二遙感數(shù)據(jù)確定所述居民地提取模塊提取的居民地區(qū)域中各建筑物的高度；

所述格網(wǎng)劃分模塊，用于將所述目標(biāo)區(qū)域劃分為多個(gè)格網(wǎng)；

所述格網(wǎng)空間計(jì)算模塊，用于分別根據(jù)各格網(wǎng)中居民地區(qū)域的面積和建筑物的高度計(jì)算各格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的居民居住空間；

所述人口密度確定模塊，用于根據(jù)各個(gè)所述格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的居民居住空間和空間人口系數(shù)計(jì)算各個(gè)所述格網(wǎng)的人口密度，以確定所述目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布情況，其中，所述空間人口系數(shù)為單位居民居住空間內(nèi)的人口數(shù)量。

可選的，所述第一遙感數(shù)據(jù)包括雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，所述居民地提取模塊，包括：

雷達(dá)數(shù)據(jù)居民地提取單元，用于基于不同地物類型對(duì)雷達(dá)信號(hào)的反射和散射特性，根據(jù)目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)從所述目標(biāo)區(qū)域中提取出居民地區(qū)域。

可選的，所述第一遙感數(shù)據(jù)包括多光譜遙感數(shù)據(jù)，所述居民地提取模塊，包括：

多光譜數(shù)據(jù)居民地提取單元，用于基于不同地物類型對(duì)不同波段光譜反射率的差異，根據(jù)目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的多光譜遙感數(shù)據(jù)從所述目標(biāo)區(qū)域中提取出居民地區(qū)域。

可選的，所述多光譜數(shù)據(jù)居民地提取單元，包括：

地物分類子單元，用于將地物類型劃分為藍(lán)頂建筑物、紅頂建筑物、水泥頂建筑物、裸地、湖泊、河流、農(nóng)田和林地；其中，藍(lán)頂建筑物、紅頂建筑物、水泥頂建筑屬于居民地；

地物確定調(diào)度子單元，用于根據(jù)所述地物分類子單元對(duì)地物類型的劃分結(jié)果，對(duì)屬于居民地的地物類型，分別調(diào)用以下提取指數(shù)構(gòu)建子單元、指數(shù)值計(jì)算子單元和二值化處理子單元從所述目標(biāo)區(qū)域中提取出屬于居民地的地物類型對(duì)應(yīng)的區(qū)域，獲得居民地區(qū)域；

提取指數(shù)構(gòu)建子單元，用于根據(jù)待提取的地物類型與其他地物類型對(duì)不同波段光譜反射率的差異構(gòu)建能夠?qū)⒃摯崛〉牡匚镱愋团c其他地物進(jìn)行區(qū)分的地物提取指數(shù)；

指數(shù)值計(jì)算子單元，用于計(jì)算所述遙感數(shù)據(jù)中各像元對(duì)應(yīng)的所述地物提取指數(shù)的指數(shù)值；

二值化處理子單元，用于將各像元的所述地物提取指數(shù)的指數(shù)值進(jìn)行二值化處理，并根據(jù)二值化結(jié)果對(duì)所述遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，提取出該待提取的地物類型對(duì)應(yīng)的區(qū)域。

可選的，所述第二遙感數(shù)據(jù)包括合成孔徑雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，所述建筑高度確定模塊，包括：

雷達(dá)數(shù)據(jù)建筑高度確定單元，用于根據(jù)所述合成孔徑雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，基于后向散射模型、利用合成孔徑雷達(dá)影像多極化信息計(jì)算所述居民地提取模塊提取的居民地區(qū)域中各建筑物的高度。

可選的，所述第二遙感數(shù)據(jù)包括立體像對(duì)遙感數(shù)據(jù)，所述建筑高度確定模塊，包括：

立體像對(duì)建筑高度確定單元，用于根據(jù)所述立體像對(duì)遙感數(shù)據(jù)計(jì)算所述居民地提取模塊提取的居民地區(qū)域中各建筑物的高度。

可選的，所述基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)，還包括：

空間人口系數(shù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)已經(jīng)明確居民居住空間和人口數(shù)量的多個(gè)格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的多組樣本數(shù)據(jù)，采用回歸算法計(jì)算空間人口系數(shù)。

可選的，所述基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)，還包括：

人口密度優(yōu)化模塊，用于基于夜間燈光強(qiáng)度與人口密度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)夜間燈光遙感數(shù)據(jù)對(duì)所述人口密度確定模塊計(jì)算的各個(gè)所述格網(wǎng)的人口密度進(jìn)行優(yōu)化，以優(yōu)化所述目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布情況。

可選的，所述人口密度優(yōu)化模塊，包括：

人口密度優(yōu)化單元，用于根據(jù)以下數(shù)學(xué)算法對(duì)各個(gè)所述格網(wǎng)的人口密度進(jìn)行優(yōu)化：

其中，pi表示優(yōu)化后獲得的第i個(gè)格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的人口密度，表示所述人口密度確定模塊計(jì)算獲得的第i個(gè)格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的人口密度；lj表示第j個(gè)格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的燈光強(qiáng)度，表示所述目標(biāo)區(qū)域的平均燈光強(qiáng)度；pl表示單位燈光代表的人口數(shù)量；s為調(diào)整系數(shù)。

可選的，所述基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)，還包括：

人口密度分布圖生成模塊，用于根據(jù)人口密度與不同顏色的映射關(guān)系，將各所述格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的位置填充與該網(wǎng)格人口密度相應(yīng)的顏色，以繪制所述目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布圖。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)，包括：居民地提取模塊、建筑高度確定模塊、格網(wǎng)劃分模塊、格網(wǎng)空間計(jì)算模塊和人口密度確定模塊。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)?zhí)峁┑乃龌诟叻中l(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)，通過(guò)將目標(biāo)區(qū)域劃分為多個(gè)格網(wǎng)，然后以格網(wǎng)為單位分別計(jì)算每個(gè)格網(wǎng)內(nèi)的人口密度，從而能夠計(jì)算出目標(biāo)區(qū)域內(nèi)更加具體的人口密度分布情況，相較于現(xiàn)有技術(shù)更加精確；另一方面，本申請(qǐng)基于遙感數(shù)據(jù)可以較為準(zhǔn)確的確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的居民地區(qū)域，從而可以以居民地為參照更加準(zhǔn)確的確定人口密度的分布情況；進(jìn)一步的，本申請(qǐng)通過(guò)根據(jù)遙感數(shù)據(jù)計(jì)算居民地區(qū)域內(nèi)建筑物的高度，從空間角度建立居民居住空間與人口密度的關(guān)聯(lián)，從而能夠體現(xiàn)出不同高度的建筑物的人口密度的差異，進(jìn)而能夠更加精確的確定人口密度的分布情況。綜上，基于本申請(qǐng)可以更加精確、準(zhǔn)確的確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的人口密度分布情況，從而為國(guó)家和地方的宏觀調(diào)控、城市發(fā)展規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐，以及為企事業(yè)單位和創(chuàng)業(yè)者的選址和產(chǎn)業(yè)布局提供數(shù)據(jù)支持。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的一種基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)的示意圖；

圖2示出了一種第一遙感數(shù)據(jù)獲取模塊的示意圖；

圖3示出了各地物類型對(duì)不同波段光譜的反射率的示意圖；

圖4示出了一種基于后向散射模型的建筑物幾何模型的示意圖；

圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的某一區(qū)域的人口密度分布情況效果圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要注意的是，除非另有說(shuō)明，本申請(qǐng)使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

本發(fā)明提供一種基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的一種基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)包括：

居民地提取模塊1、建筑高度確定模塊2、格網(wǎng)劃分模塊3、格網(wǎng)空間計(jì)算模塊4和人口密度確定模塊5；其中，

所述居民地提取模塊1，用于根據(jù)目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的第一遙感數(shù)據(jù)提取出所述目標(biāo)區(qū)域中包含的居民地區(qū)域；

所述建筑高度確定模塊2，用于根據(jù)第二遙感數(shù)據(jù)確定所述居民地提取模塊1提取的居民地區(qū)域中各建筑物的高度；

所述格網(wǎng)劃分模塊3，用于將所述目標(biāo)區(qū)域劃分為多個(gè)格網(wǎng)；

所述格網(wǎng)空間計(jì)算模塊4，用于分別根據(jù)各格網(wǎng)中居民地區(qū)域的面積和建筑物的高度計(jì)算各格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的居民居住空間；

所述人口密度確定模塊5，用于根據(jù)各個(gè)所述格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的居民居住空間和空間人口系數(shù)計(jì)算各個(gè)所述格網(wǎng)的人口密度，以確定所述目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布情況，其中，所述空間人口系數(shù)為單位居民居住空間內(nèi)的人口數(shù)量。

地物類型是根據(jù)地面覆蓋物的不同劃分的類別，可以根據(jù)實(shí)際需求靈活劃分，例如，根據(jù)地面覆蓋物對(duì)不同波段光線的反射特性，可以將地面覆蓋物劃分為藍(lán)頂建筑物、紅頂建筑物、水泥頂建筑物、裸地、湖泊、河流、農(nóng)田和林地等；本申請(qǐng)分析的是人口密度的分布情況，由于人口主要分布于居民地，因此，本申請(qǐng)需要根據(jù)遙感數(shù)據(jù)從目標(biāo)區(qū)域中提取出居民地區(qū)域，在上述地物類型中，藍(lán)頂建筑物、紅頂建筑物和水泥頂建筑物可以視為居民地。

隨著遙感技術(shù)及高分辨率數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)的分辨率越來(lái)越高，數(shù)據(jù)類型越來(lái)越豐富，因此，采用高分辨率遙感數(shù)據(jù)提取居民地區(qū)域已成為可能且辨識(shí)的準(zhǔn)確性越來(lái)越高，基于此，也可以將所述格網(wǎng)劃分得盡量細(xì)小，以更為準(zhǔn)確、精確地確定目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布情況。

由于不同的遙感衛(wèi)星采用的遙感方式不同，采集的遙感數(shù)據(jù)可能也不同，例如我國(guó)發(fā)射的高分3號(hào)衛(wèi)星及加拿大發(fā)射的radarsat-2衛(wèi)星是采用合成孔徑雷達(dá)采集遙感數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)形式為雷達(dá)數(shù)據(jù)，而高分5號(hào)衛(wèi)星和landsat系列衛(wèi)星采用的是全譜段成像儀等儀器采集遙感數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)形式為多光譜數(shù)據(jù)，以上雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)和多光譜遙感數(shù)據(jù)都可以用于對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行地物類型的確定，進(jìn)而根據(jù)地物類型提取出居民地區(qū)域，本發(fā)明實(shí)施例中，所述基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)還包括第一遙感數(shù)據(jù)獲取模塊6，所述第一遙感數(shù)據(jù)獲取模塊6可以根據(jù)配置的所述居民地提取模塊1的工作原理選擇獲取相應(yīng)的第一遙感數(shù)據(jù)，例如雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)或多光譜遙感數(shù)據(jù)等。

其中，利用高質(zhì)量的多光譜數(shù)據(jù)可以更加精確的確定目標(biāo)區(qū)域的地物類型組成，從而更加準(zhǔn)確的提取出居民地區(qū)域，但由于云雨霧雪等天氣會(huì)影響多光譜數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，因此，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)實(shí)施例中，采用根據(jù)天氣情況選擇采用不同的第一遙感數(shù)據(jù)的方式，晴空地區(qū)采用多光譜遙感數(shù)據(jù)，多云多雨地區(qū)則采用雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，從而從數(shù)據(jù)源開(kāi)始最大限度的保證后續(xù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，具體實(shí)施方式為請(qǐng)參考圖2，其示出了一種第一遙感數(shù)據(jù)獲取模塊6的示意圖，所述第一遙感數(shù)據(jù)獲取模塊6包括：天氣判斷單元61、雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取單元62和多光譜數(shù)據(jù)獲取單元63；

所述天氣判斷單元61用于根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的天氣狀況選擇觸發(fā)雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取單元62獲取雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)或觸發(fā)多光譜數(shù)據(jù)獲取單元63獲取多光譜遙感數(shù)據(jù)；具體的，可以在晴朗的天氣條件下觸發(fā)多光譜數(shù)據(jù)獲取單元63獲取多光譜遙感數(shù)據(jù)，在云雨霧雪等天氣條件下觸發(fā)雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取單元62獲取雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)；

所述雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取單元62用于在所述天氣判斷單元61的觸發(fā)下獲取所述目標(biāo)區(qū)域的雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)；

所述多光譜數(shù)據(jù)獲取單元63用于在所述天氣判斷單元61的觸發(fā)下獲取所述目標(biāo)區(qū)域的多光譜遙感數(shù)據(jù)。

其中，所述天氣判斷單元61對(duì)天氣狀況的判斷依據(jù)，可以根據(jù)天氣統(tǒng)計(jì)結(jié)果預(yù)先設(shè)置各地區(qū)與常見(jiàn)天氣狀況對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述天氣判斷單元61根據(jù)需要實(shí)時(shí)從所述數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取；也可以是調(diào)取目標(biāo)區(qū)域指定日期的天氣記錄，根據(jù)記錄確定目標(biāo)區(qū)域指定日期的天氣狀況；其均為本申請(qǐng)的變更實(shí)施方式，均在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

根據(jù)遙感數(shù)據(jù)的不同，所述居民地提取模塊1也采用不同的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取，例如，對(duì)雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，由于建筑物的布局、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及周圍環(huán)境的差異，在sar圖像(即雷達(dá)遙感數(shù)據(jù))上呈現(xiàn)不同的紋理特征，如城市中建筑物分布整齊，樓房之間間距較大，大多為平頂整齊的高層樓房，使用材料大多具有良好反射率，在圖像上表現(xiàn)為強(qiáng)亮度區(qū)域，而建筑物之間的道路，粗糙植被如草坪等，由于表面散射，表現(xiàn)為暗區(qū)域，因此，城市居民地在圖像上表現(xiàn)為明暗相間的紋理，相似性較??；農(nóng)村居民地分布相對(duì)散亂，沒(méi)有明顯規(guī)律，且道路等區(qū)域在圖像上不明顯，因此呈現(xiàn)不規(guī)則亮斑狀，相似性較大。

因此，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)實(shí)施例中，所述第一遙感數(shù)據(jù)包括雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，所述居民地提取模塊1，包括：

雷達(dá)數(shù)據(jù)居民地提取單元，用于基于不同地物類型對(duì)雷達(dá)信號(hào)的反射和散射特性，根據(jù)目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)從所述目標(biāo)區(qū)域中提取出居民地區(qū)域。

具體的，所述雷達(dá)數(shù)據(jù)居民地提取單元，可以基于變差函數(shù)理論，在分析中高分辨率sar圖像中居民地紋理特征的基礎(chǔ)上，采用基于迭代p參數(shù)法的閾值確定方法，為滿足閾值范圍的像元點(diǎn)賦以權(quán)值，以加大居民地與非居民地的變差函數(shù)差，從而提取出居民地，不僅可以保證較高的檢測(cè)率，還可以顯著降低虛警率，上述從雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)中提取居民地的技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例不再贅述，由于地物類型的劃分不同，具體的實(shí)施方式也不盡相同，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以據(jù)此進(jìn)行變更實(shí)施以確定目標(biāo)區(qū)域的地物類型組成。

而對(duì)于多光譜遙感數(shù)據(jù)，現(xiàn)有技術(shù)雖然公開(kāi)了部分提取水面、建筑物的方法，但發(fā)明人在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)其提取精度、準(zhǔn)確性并不理想，因此，本申請(qǐng)?zhí)岢隽烁鼮闇?zhǔn)確、精確度更高的方式，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)實(shí)施例中，所述第一遙感數(shù)據(jù)包括多光譜遙感數(shù)據(jù)，所述居民地提取模塊1，包括：

多光譜數(shù)據(jù)居民地提取單元，用于基于不同地物類型對(duì)不同波段光譜反射率的差異，根據(jù)目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的多光譜遙感數(shù)據(jù)從所述目標(biāo)區(qū)域中提取出居民地區(qū)域。

具體的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)實(shí)施例中，所述多光譜數(shù)據(jù)居民地提取單元，包括：

地物分類子單元，用于將地物類型劃分為藍(lán)頂建筑物、紅頂建筑物、水泥頂建筑物、裸地、湖泊、河流、農(nóng)田和林地；其中，藍(lán)頂建筑物、紅頂建筑物、水泥頂建筑屬于居民地，為本發(fā)明實(shí)施例的主要確定對(duì)象，其他地物類型可以統(tǒng)一劃分為非居民地，由于非居民地的人口數(shù)量可以認(rèn)為為零，因此，只需要根據(jù)所述遙感數(shù)據(jù)提取出居民地即可(其他區(qū)域直接確定為非居民地)；

地物確定調(diào)度子單元，用于根據(jù)所述地物分類子單元對(duì)地物類型的劃分結(jié)果，對(duì)屬于居民地的地物類型，分別調(diào)用以下提取指數(shù)構(gòu)建子單元、指數(shù)值計(jì)算子單元和二值化處理子單元從所述目標(biāo)區(qū)域中提取出屬于居民地的地物類型對(duì)應(yīng)的區(qū)域；

提取指數(shù)構(gòu)建子單元，用于根據(jù)待提取的地物類型與其他地物類型對(duì)不同波段光譜反射率的差異構(gòu)建能夠?qū)⒃摯崛〉牡匚镱愋团c其他地物進(jìn)行區(qū)分的地物提取指數(shù)；

指數(shù)值計(jì)算子單元，用于計(jì)算所述遙感數(shù)據(jù)中各像元對(duì)應(yīng)的所述地物提取指數(shù)的指數(shù)值；

二值化處理子單元，用于將各像元的所述地物提取指數(shù)的指數(shù)值進(jìn)行二值化處理，并根據(jù)二值化結(jié)果對(duì)所述遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，提取出該待提取的地物類型對(duì)應(yīng)的區(qū)域，獲得居民地區(qū)域。

在上述實(shí)施例中，所述地物分類子單元根據(jù)不同類型的地物對(duì)不同波段光譜的反射率的差異以及居民地包含的地物類型，更為細(xì)致、準(zhǔn)確的將地物類型劃分為藍(lán)頂建筑物(主要為企業(yè)的廠棚)、紅頂建筑物(主要為紅頂房屋，部分為企業(yè)廠棚)、水泥頂建筑物(主要為城鎮(zhèn)居民區(qū)、道路等)、裸地、湖泊(人工湖、水庫(kù)等)、河流、農(nóng)田(作物覆蓋的)和林地，由于不同地物類型對(duì)應(yīng)的人口系數(shù)不同，這樣細(xì)致的劃分有助于提高最終計(jì)算的人口密度的準(zhǔn)確性。

所述提取指數(shù)構(gòu)建子單元通過(guò)比較各地物類型對(duì)不同波段光譜的反射率，進(jìn)而根據(jù)待提取的地物類型與其他地物類型對(duì)不同波段光譜反射率的差異構(gòu)建能夠?qū)⒋崛〉牡匚镱愋团c其他地物進(jìn)行區(qū)分的地物提取指數(shù)，請(qǐng)參考圖3，其示出了各地物類型對(duì)不同波段光譜的反射率的示意圖，圖中，波段2表示藍(lán)光波段，波段3表示綠光波段，波段4表示紅光波段，由圖可知，藍(lán)頂建筑物在藍(lán)光波段的反射率明顯高于綠光波段的反射率，而其他地物類型則基本持平或者是綠光波段的反射率高于藍(lán)光波段的反射率，這樣，若計(jì)算藍(lán)光波段的反射率減去綠光波段的反射率，藍(lán)頂建筑物對(duì)應(yīng)的數(shù)值為較大的正數(shù)，而其他地物類型對(duì)應(yīng)的數(shù)值則為負(fù)數(shù)或接近于零的正數(shù)，據(jù)此可以將藍(lán)頂建筑物提取出來(lái)；采用同樣的理論，紅頂建筑物和水泥頂建筑物(包括裸土)在紅光波段的反射率明顯高于綠光波段的反射率，而其他地物類型則均是綠光波段的反射率高于紅光波段的反射率，這樣，若計(jì)算紅光波段的反射率減去綠光波段的反射率，紅頂建筑物和水泥頂建筑物(包括裸土)對(duì)應(yīng)的數(shù)值為較大的正數(shù)，而其他地物類型對(duì)應(yīng)的數(shù)值則為負(fù)數(shù)，據(jù)此可以將紅頂建筑物和水泥頂建筑物(包括裸土)提取出來(lái)。其中，可以在提取出藍(lán)頂建筑物后，再基于藍(lán)光波段的反射率和綠光波段的反射率提取出裸土，這樣扣除裸土即可提取出更為精確的紅頂建筑物和水泥頂建筑物。

由于裸土實(shí)際面積較少可以忽略，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，本發(fā)明實(shí)施例采用包含裸土的地物提取方法進(jìn)行示例性說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上變更實(shí)施，進(jìn)一步提取出裸土后扣除，以提取出更為準(zhǔn)確的地物類型對(duì)應(yīng)的區(qū)域，其也在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

以含裸土的地物提取為例，所述提取指數(shù)構(gòu)建子單元通過(guò)上述計(jì)算，即可根據(jù)各地物類型對(duì)不同波段光譜反射率的差異構(gòu)建能夠?qū)⒋崛〉牡匚锱c其他地物進(jìn)行區(qū)分的地物提取指數(shù)，例如，若待提取的地物類型為藍(lán)頂建筑物，則所述提取指數(shù)構(gòu)建子單元，可以根據(jù)藍(lán)頂建筑物對(duì)應(yīng)的第一反射率差與其他地物類型對(duì)應(yīng)的第一反射率差的差異，構(gòu)建以下針對(duì)藍(lán)頂建筑物的地物提取指數(shù)，其中，所述第一反射率差是指對(duì)藍(lán)光波段光譜的反射率與對(duì)綠光波段光譜的反射率的差：

式中，ndbib2-b3表示針對(duì)藍(lán)頂建筑物的地物提取指數(shù)，oli2表示對(duì)藍(lán)光波段光譜的反射率，oli3表示對(duì)綠光波段光譜的反射率。

又如，若待提取的地物類型為紅頂建筑物和水泥頂建筑物(不便于區(qū)分，可以一并提取)，則所述提取指數(shù)構(gòu)建子單元，可以根據(jù)紅頂建筑物和水泥頂建筑物對(duì)應(yīng)的第二反射率差與其他地物類型對(duì)應(yīng)的第二反射率差的差異，構(gòu)建以下針對(duì)紅頂建筑物和水泥頂建筑物的地物提取指數(shù)，其中，所述第二反射率差是指對(duì)紅光波段光譜的反射率與對(duì)綠光波段光譜的反射率的差：

式中，ndbib4-b3表示針對(duì)紅頂建筑物和水泥頂建筑物的地物提取指數(shù)，oli4表示對(duì)紅光波段光譜的反射率，oli3表示對(duì)綠光波段光譜的反射率。

采用上述兩個(gè)具體的地物提取指數(shù)，可以進(jìn)一步放大待提取地物與其他地物類型對(duì)應(yīng)的該指數(shù)的差異，從而有助于在后續(xù)處理中精準(zhǔn)的將待提取地物提取出來(lái)，在具體實(shí)施時(shí)，還可以對(duì)上述公式減去一個(gè)調(diào)整參數(shù)，以將較大的正數(shù)與較小的正數(shù)調(diào)整為正數(shù)與負(fù)數(shù)，以減少在后續(xù)二值化處理過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲或誤差。

相應(yīng)的，所述二值化處理子單元在將各像元的所述地物提取指數(shù)的指數(shù)值進(jìn)行二值化處理，并根據(jù)二值化結(jié)果對(duì)所述遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分割后，即可根據(jù)對(duì)所述針對(duì)藍(lán)頂建筑物的地物提取指數(shù)的指數(shù)值的二值化處理結(jié)果提取出藍(lán)頂建筑物，根據(jù)對(duì)所述針對(duì)紅頂建筑物和水泥頂建筑物的地物提取指數(shù)的指數(shù)值的二值化處理結(jié)果提取出紅頂建筑物和水泥頂建筑物，從而從目標(biāo)區(qū)域中提取出居民地區(qū)域。

根據(jù)采用的第二遙感數(shù)據(jù)的不同，所述建筑高度確定模塊2可以采用不同的方式確定居民地區(qū)域中各建筑物的高度，本發(fā)明實(shí)施例中，分別以合成孔徑雷達(dá)(sar)遙感數(shù)據(jù)和立體像對(duì)遙感數(shù)據(jù)為例進(jìn)行說(shuō)明。

在本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)實(shí)施例中，所述第二遙感數(shù)據(jù)包括合成孔徑雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，所述建筑高度確定模塊2，包括：

雷達(dá)數(shù)據(jù)建筑高度確定單元，用于根據(jù)所述合成孔徑雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，基于后向散射模型、利用合成孔徑雷達(dá)影像多極化信息計(jì)算所述居民地提取模塊1提取的居民地區(qū)域中各建筑物的高度。

具體的，所述雷達(dá)數(shù)據(jù)建筑高度確定單元可以采用以下方法計(jì)算所述居民地提取模塊1提取的居民地區(qū)域中各建筑物的高度：

合成孔徑雷達(dá)(syntheticaperturerada，sar)是一種工作于微波波段的主動(dòng)式側(cè)視成像遙感系統(tǒng)，它與真實(shí)孔徑雷達(dá)(realapertureradar，rar)相比有更高的方位向分辨率。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，sar系統(tǒng)與光學(xué)影像相比有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，故從sar影像中提取建筑物高度是微波遙感在城市應(yīng)用中的重要體現(xiàn)。

現(xiàn)階段利用微波遙感數(shù)據(jù)提取建筑物高度的方法(基于干涉sar和雷達(dá)攝影測(cè)量)不僅過(guò)程繁瑣，而且對(duì)數(shù)據(jù)自身的相干性和基線長(zhǎng)度等有嚴(yán)格限定，尤其是在地形復(fù)雜的區(qū)域，需要有大量地面控制點(diǎn)用于幾何糾正；鑒于以上不足，國(guó)內(nèi)外利用單景sar影像并結(jié)合一定先驗(yàn)參數(shù)來(lái)提取建筑物高度的方法逐漸成熟，在滿足一定精度條件下極大減少了野外測(cè)量工作量。因此，考慮到sar影像的幅度信息是雷達(dá)后向散射回波信號(hào)變化最直接的體現(xiàn)，同時(shí)也反映了地物的后向散射特性，現(xiàn)已提出城市建筑物的標(biāo)準(zhǔn)幾何及電磁特征模型，探討了建筑物幾何參數(shù)對(duì)其散射特性的影響，并針對(duì)不同散射機(jī)制在總體后向散射中的貢獻(xiàn)給予了定量解釋；或者通過(guò)邊緣比率檢測(cè)器提取sar影像中的疊掩信息，并結(jié)合航攝影像提高建筑物疊掩邊界精度，進(jìn)而反演建筑物高度；同時(shí)利用已知參數(shù)，計(jì)算了高分辨率sar影像的幾何及散射特征，驗(yàn)證了go-po模型的可行性。對(duì)于建筑物的二次散射特征，已有研究利用微波暗室實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)提出的二次散射計(jì)算公式進(jìn)行了驗(yàn)證，指出用二次散射反演建筑物高度的可能性；或利用地物后向散射特性，通過(guò)計(jì)算建筑物二次散射強(qiáng)度，并結(jié)合一定先驗(yàn)信息來(lái)提取建筑物高度；有些采用蘭伯特平面模擬地表，并建立了后向散射模型，求解出每點(diǎn)的高度增量表達(dá)式；有些通過(guò)分析建筑物的二次散射結(jié)構(gòu)，確定了建筑物底部輪廓的位置和方向，并通過(guò)分布密度函數(shù)差異的仿真影像迭代匹配方法反演建筑物高度；有些則在分析建筑物疊掩及陰影區(qū)域的基礎(chǔ)上，結(jié)合建筑物二次散射原理，提出了從單景sar影像中提取建筑物屋頂尺寸及高度的方法。

通過(guò)分析，現(xiàn)有方法要么過(guò)程繁瑣、人為參與較多、對(duì)數(shù)據(jù)自身要求較高，要么僅考慮單景sar影像的單極化信息、通過(guò)分析建筑物二次散射的機(jī)制、結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)反演高度，并未綜合考慮其他極化信息可能對(duì)高度提取產(chǎn)生的影響。因此，本發(fā)明實(shí)施例利用中高分辨率的gf-3(高分3號(hào)衛(wèi)星)遙感影像，提出一種基于后向散射模型、利用sar影像多極化信息來(lái)提取建筑物高度的方法，給出不同極化間的最優(yōu)組合，同時(shí)用該方法嘗試獲取大范圍建筑物高度。

基于后向散射模型，建筑物高度提取公式如下：

式中：θ為雷達(dá)入射角(地表水平時(shí)與成像視角相等)；l為建筑物主長(zhǎng)度(與雷達(dá)飛行方向夾角小于90°的邊長(zhǎng)度)；φ為建筑物方位角(建筑物主長(zhǎng)度與雷達(dá)飛行方向的夾角)；spq為sinclair極化散射矩陣中的1個(gè)元素，p和q分別為水平極化分量和垂直極化分量；σ⁰為二次散射對(duì)rcs(rcs：radar-crosssection(雷達(dá)散射截面積))的貢獻(xiàn)量；l和σ為地表粗糙度參數(shù)，分別代表相關(guān)長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)離差。具體示意請(qǐng)參照?qǐng)D4，其示出了一種基于后向散射模型的建筑物幾何模型的示意圖，圖4中，w為建筑物寬度；h為建筑物稿度；l為建筑物主長(zhǎng)度；φ為建筑物方位角；εr為瀝青路面介電常數(shù)；εw為工業(yè)墻體介電常數(shù)；εs為地表介電常數(shù)；l和σ為地表粗糙度參數(shù)，即：相關(guān)長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)離差。

在理論上，如果只考慮二次散射，rcs(rcs：radar-crosssection(雷達(dá)散射截面積))計(jì)算如下式：

式中：r為雷達(dá)傳感器到目標(biāo)的距離；es為地表s散射的磁場(chǎng)域；e0為幅度值。

但實(shí)際計(jì)算時(shí)，二次散射對(duì)rcs的貢獻(xiàn)量σ⁰通常以式等效替代，即

σ⁰＝β0sinθ＝ks|dn|²sinθ

其中，ks為定標(biāo)常數(shù)(無(wú)法直接由源數(shù)據(jù)獲取，需通過(guò)建筑物實(shí)際高度反演)；dn為從影像幅度圖中獲取的二次散射區(qū)域中每個(gè)像元的數(shù)值(對(duì)二次散射區(qū)域的灰度值取平均)。

根據(jù)面散射特性，地面粗糙度參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)離差σ可通過(guò)下式獲?。?/p>

式中：zi為地表某點(diǎn)高度；為n個(gè)地表點(diǎn)的平均高度。

相關(guān)長(zhǎng)度l是描述x點(diǎn)的高度z(x)與偏離x的另一點(diǎn)x′的高度z(x+x＇)相似性的一種度量，其定義為：

觀測(cè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)建筑物的影像特點(diǎn)及材料組成，對(duì)目標(biāo)的粗糙特性參數(shù)進(jìn)行合理估計(jì)，可得以下地表特性參數(shù)：

如前所述，spq表示sar影像中的不同極化特征，即：

式中：ψ和ζ分別為雷達(dá)波照射到建筑物墻面和地面的入射角；r為菲涅耳反射系數(shù)，其不同下標(biāo)代表不同的入射面和極化模式(r┴r為地面垂直極化，r//r為地面水平極化，r┴w為墻體垂直極化，r//w為墻體水平極化)。

對(duì)于水平極化波和垂直極化波可分別用下式計(jì)算，即：

式中：ε為地面目標(biāo)的復(fù)介電常數(shù)(需替換成相應(yīng)的εr與εw)；α為雷達(dá)波照射到相應(yīng)地物的入射角(需替換成相應(yīng)的ψ與ξ，故可求出r┴r(ζ)，r┴r(ψ),r┴w(ψ)和r┴w(ζ))。綜上所述，可求得極化散射矢量spq，進(jìn)而求得建筑物高度h。

經(jīng)驗(yàn)證，通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的上述方法計(jì)算的建筑物的高度與實(shí)際高度的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.9095，具有非常高的準(zhǔn)確度和精度。

在本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)實(shí)施例中，所述第二遙感數(shù)據(jù)包括立體像對(duì)遙感數(shù)據(jù)，所述建筑高度確定模塊2，包括：

立體像對(duì)建筑高度確定單元，用于根據(jù)所述立體像對(duì)遙感數(shù)據(jù)計(jì)算所述居民地提取模塊1提取的居民地區(qū)域中各建筑物的高度。

具體的，所述立體像對(duì)建筑高度確定單元可以采用以下方法計(jì)算所述居民地提取模塊1提取的居民地區(qū)域中各建筑物的高度：

數(shù)字表面模型(digitalsurfacemodel，dsm)，是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高度的實(shí)體表面模型。dsm除了包括地面高程信息外，還包含地面上的建筑、橋梁等高度信息。建立dsm的方法有多種，從數(shù)據(jù)源及采集方式主要有：根據(jù)航空或航天影像，通過(guò)攝影測(cè)量途徑獲；野外測(cè)量獲得等。

快速獲取大范圍的dsm數(shù)據(jù)，衛(wèi)星遙感是一種很好的技術(shù)手段。而且隨著衛(wèi)星傳感器的發(fā)展，獲取的dsm精度越來(lái)越高。如目前商業(yè)衛(wèi)星最高分辨率的0.41米geoeye-1，在使用高質(zhì)量控制資料時(shí)，垂直精度的中誤差可達(dá)到0.5米。可以立體成像的衛(wèi)星主要有aster，alosprism，cartosat-1，formosat-2，ikonos，kompsat-2，orbview-3，quickbird，rapideye，geoeye-1，worldview-1/2,spot5/6，pleiades，以及國(guó)產(chǎn)的資源三號(hào)、資源一號(hào)02c等。

本發(fā)明實(shí)施例基于攝影測(cè)量原理，建立幾何光學(xué)模型，利用立體像對(duì)提取研究區(qū)dsm。

高分影像的立體像對(duì)在對(duì)大范圍提取城區(qū)dsm時(shí)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，雖然它不能像建筑物的陰影一樣充分展現(xiàn)出每一個(gè)建筑物的細(xì)節(jié)輪廓，但在研究區(qū)為覆蓋范圍較大的北京城區(qū)時(shí)，在利用像對(duì)提取的高程來(lái)反映建筑物的高程分布同樣也可以滿足一定的精度需求。本發(fā)明實(shí)施例可以通過(guò)在建筑區(qū)周圍布設(shè)樣點(diǎn)，提取樣點(diǎn)的高度，然后利用空間插值技術(shù)獲得研究區(qū)基礎(chǔ)地勢(shì)面，結(jié)合dsm計(jì)算獲得建筑高度。

經(jīng)驗(yàn)證，通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的上述方法計(jì)算的建筑物的高度與實(shí)際高度的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.8212，同樣具有非常高的準(zhǔn)確度和精度。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述格網(wǎng)劃分模塊3，用于將目標(biāo)區(qū)域劃分為多個(gè)格網(wǎng)，所述格網(wǎng)的劃分可以根據(jù)實(shí)際需求以及所述遙感數(shù)據(jù)分辨率的高低靈活設(shè)置，比如可以將目標(biāo)區(qū)域劃分為多個(gè)十米格網(wǎng)、百米格網(wǎng)或千米格網(wǎng)等等，其均在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述格網(wǎng)空間計(jì)算模塊4，用于分別根據(jù)各格網(wǎng)中居民地區(qū)域的面積和建筑物的高度計(jì)算各格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的居民居住空間；具體的，可以采用面積乘以高度的方式分別計(jì)算所述居民地區(qū)域中各個(gè)建筑物的體積，該體積即為居民居住空間，然后將格網(wǎng)內(nèi)各建筑物的體積相加即可獲得該格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的居民居住空間。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述空間人口系數(shù)為單位居民居住空間內(nèi)的人口數(shù)量，可以根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)確定，考慮到不同區(qū)域的人口密度可能差異較大，例如北京和青海的人口密度差別非常大，因此，本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選的采用目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的樣本數(shù)據(jù)確定該空間人口系數(shù)，以保證該空間人口系數(shù)的準(zhǔn)確性。在本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)實(shí)施例中，所述基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)，還包括：

空間人口系數(shù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)已經(jīng)明確居民居住空間和人口數(shù)量的多個(gè)格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的多組樣本數(shù)據(jù)，采用回歸算法計(jì)算空間人口系數(shù)。

例如，所述空間人口系數(shù)計(jì)算模塊可以獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)多個(gè)格網(wǎng)的樣本數(shù)據(jù)，每個(gè)樣本數(shù)據(jù)中有該網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的人口數(shù)量和居民居住空間值，基于上述樣本數(shù)據(jù)，即可以居民居住空間為自變量，以人口數(shù)量為因變量，建立回歸模型，然后將樣本數(shù)據(jù)輸入所述回歸模型，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)擬合即可確定空間人口系數(shù)。采用上述回歸算法可以獲得更為準(zhǔn)確的空間人口系數(shù)，從而有助于最終計(jì)算獲得更為精準(zhǔn)的人口密度。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述人口密度確定模塊5，用于根據(jù)各個(gè)所述格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的居民居住空間和空間人口系數(shù)計(jì)算各個(gè)所述格網(wǎng)的人口密度，以確定所述目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布情況，具體的，可以將每個(gè)格網(wǎng)的居民居住空間乘以空間人口系數(shù)，獲得該格網(wǎng)中的人口數(shù)量，然后將該人口數(shù)量除以該格網(wǎng)的面積即可得到該格網(wǎng)的人口密度。

由于格網(wǎng)是將目標(biāo)區(qū)域劃分而得的，各所述格網(wǎng)的人口密度確定了，那么目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布情況(即人口空間分布)也就確定了。

基于以上實(shí)施例說(shuō)明，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的所述基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)，通過(guò)將目標(biāo)區(qū)域劃分為多個(gè)格網(wǎng)，然后以格網(wǎng)為單位分別計(jì)算每個(gè)格網(wǎng)內(nèi)的人口密度，從而能夠計(jì)算出目標(biāo)區(qū)域內(nèi)更加具體的人口密度分布情況，相較于現(xiàn)有技術(shù)更加精確；另一方面，本申請(qǐng)基于遙感數(shù)據(jù)可以較為準(zhǔn)確的確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的居民地區(qū)域，從而可以以居民地為參照更加準(zhǔn)確的確定人口密度的分布情況；進(jìn)一步的，本申請(qǐng)通過(guò)根據(jù)遙感數(shù)據(jù)計(jì)算居民地區(qū)域內(nèi)建筑物的高度，從空間角度建立居民居住空間與人口密度的關(guān)聯(lián)，從而能夠體現(xiàn)出不同高度的建筑物的人口密度的差異，進(jìn)而能夠更加精確的確定人口密度的分布情況。綜上，基于本申請(qǐng)可以更加精確、準(zhǔn)確的確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的人口密度分布情況，從而為國(guó)家和地方的宏觀調(diào)控、城市發(fā)展規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐，以及為企事業(yè)單位和創(chuàng)業(yè)者的選址和產(chǎn)業(yè)布局提供數(shù)據(jù)支持。

為了更加直觀的展現(xiàn)所述人口密度分布情況，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)實(shí)施例中，所述基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)，還包括：

人口密度分布圖生成模塊，用于根據(jù)人口密度與不同顏色的映射關(guān)系，將各所述格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的位置填充與該網(wǎng)格人口密度相應(yīng)的顏色，以繪制所述目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布圖。

作為上述實(shí)施例的變更實(shí)施方式，可以采用灰度圖代替彩色圖表征目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布圖，如圖5所示，其為本發(fā)明實(shí)施例提供的某一區(qū)域的人口密度分布情況效果圖，圖中，顏色越白表示人口密度越大，由圖可見(jiàn)，相較于現(xiàn)有簡(jiǎn)單粗暴的采用行政區(qū)劃計(jì)算和表征人口密度分布情況的方式，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的方式，可以更加精準(zhǔn)的確定目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布情況。

考慮到，居民地及建筑物高度是反映人口分布的重要因素，但僅用居民地及建筑物高度來(lái)分析人口密度分布情況的分布情況時(shí)，由于建筑物可能有廠房、辦公樓、居民樓、商廈等多種，而實(shí)際上即使高度相同的建筑物可能也有不同的人口密度，而研究表明，夜間燈光數(shù)據(jù)與人口密度存在高度相關(guān)。因此，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)實(shí)施例中，所述基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)，還包括：

人口密度優(yōu)化模塊，用于基于夜間燈光強(qiáng)度與人口密度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)夜間燈光遙感數(shù)據(jù)對(duì)所述人口密度確定模塊5計(jì)算的各個(gè)所述格網(wǎng)的人口密度進(jìn)行優(yōu)化，以優(yōu)化所述目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布情況。

其中，所述夜間燈光強(qiáng)度可以從所述目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的夜間燈光遙感數(shù)據(jù)獲得，而夜間燈光遙感數(shù)據(jù)可以通過(guò)具有凝視全色相機(jī)或凝視多光譜相機(jī)的遙感衛(wèi)星采集獲得，例如我國(guó)發(fā)射的高分4號(hào)衛(wèi)星即可在夜間采集夜間燈光遙感數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的目標(biāo)區(qū)域的夜間燈光遙感數(shù)據(jù)和對(duì)目標(biāo)區(qū)域的格網(wǎng)劃分，即可確定每個(gè)格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的夜間燈光強(qiáng)度以及目標(biāo)區(qū)域的平均燈光強(qiáng)度，據(jù)此可以對(duì)所述人口密度確定模塊5計(jì)算的各個(gè)所述格網(wǎng)的人口密度進(jìn)行優(yōu)化。

具體的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)實(shí)施例中，所述人口密度優(yōu)化模塊，包括：

人口密度優(yōu)化單元，用于根據(jù)以下數(shù)學(xué)算法對(duì)各個(gè)所述格網(wǎng)的人口密度進(jìn)行優(yōu)化：

其中，pi表示優(yōu)化后獲得的第i個(gè)格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的人口密度，表示所述人口密度確定模塊5計(jì)算獲得的第i個(gè)格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的人口密度；lj表示第j個(gè)格網(wǎng)對(duì)應(yīng)的燈光強(qiáng)度，l表示所述目標(biāo)區(qū)域的平均燈光強(qiáng)度；pl表示單位燈光代表的人口數(shù)量；s為調(diào)整系數(shù)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以基于上述實(shí)施例說(shuō)明對(duì)具體數(shù)學(xué)算法進(jìn)行多種合理變更，具體不再贅述，其均應(yīng)在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

通過(guò)采用夜間燈光數(shù)據(jù)對(duì)所述格網(wǎng)的人口密度進(jìn)行優(yōu)化，可以將借助夜間燈光數(shù)據(jù)將相同地物類型之間的人口密度差異表征出來(lái)，從而使計(jì)算的人口密度更加準(zhǔn)確。

容易理解的是，對(duì)于對(duì)所述人口密度確定模塊5計(jì)算的各個(gè)所述格網(wǎng)的人口密度進(jìn)行優(yōu)化的情形，所述人口密度分布圖生成模塊可以利用優(yōu)化后的各個(gè)所述格網(wǎng)的人口密度繪制所述目標(biāo)區(qū)域的人口密度分布圖。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

需要說(shuō)明的是，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實(shí)現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點(diǎn)上，流程圖或框圖中的每個(gè)方框可以代表一個(gè)模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實(shí)現(xiàn)中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個(gè)連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時(shí)也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個(gè)方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動(dòng)作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計(jì)算機(jī)指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合建筑高度的人口密度分析系統(tǒng)可以是計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括存儲(chǔ)了程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述程序代碼包括的指令可用于執(zhí)行前面方法實(shí)施例中所述的方法，具體實(shí)現(xiàn)可參見(jiàn)方法實(shí)施例，在此不再贅述。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)、系統(tǒng)和單元的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、系統(tǒng)和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，又例如，多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些通信接口，系統(tǒng)或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：u盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(rom，read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍當(dāng)中。