一種不透水層的提取方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于遙感影像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種不透水層的提取方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，城市作為人口最為集聚和人類活動(dòng)最為強(qiáng)烈的地區(qū)，其環(huán)境和氣候等日 益受到關(guān)注；城市的擴(kuò)展直接改變了±地覆蓋、±地利用的狀況，也直接影響局部的氣候、 生態(tài)和環(huán)境。不透水層作為城市化進(jìn)程和城市化率評(píng)估的重要指標(biāo)，對(duì)分析評(píng)價(jià)城市地區(qū) 的氣候、環(huán)境、水循環(huán)等具有重要的意義。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，利用遙感影像進(jìn)行的不透水層提取方法主要包括；監(jiān)督分類法、混合 像元分解法、譜間關(guān)系法、不透水指數(shù)法等；但該些方法在進(jìn)行大數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中主要依 靠人工提取，不僅耗時(shí)耗力，而且人為主觀影響嚴(yán)重。實(shí)際應(yīng)用中，普遍采用的方法是指數(shù) 提取法，但指數(shù)提取法利用已有的不透水層指數(shù)在提取不透水層時(shí)無(wú)法將裸±部分剔除， 導(dǎo)致結(jié)果不精確，在后續(xù)的提取過(guò)程中產(chǎn)生較大誤差；特別是在較干旱、裸±地表較多的西 北地區(qū)，W及東部地區(qū)旱季影像上的提取中產(chǎn)生更大的誤差。
[0004] 基于此，目前亟需一種新型的提取方法，重新構(gòu)建能夠有效區(qū)分裸±的不透水層 提取指數(shù)，降低不透水層的提取誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種不透水層的提取方法及裝 置。
[0006] 本發(fā)明提供一種不透水層的提取方法，所述方法包括：
[0007] 獲取衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)；
[000引計(jì)算所述影像數(shù)據(jù)在A波段的大氣層福亮度P 將所述影像數(shù)據(jù)預(yù)處理為福亮 度影像數(shù)據(jù)；
[0009] 根據(jù)所述福亮度影像數(shù)據(jù)中的綠光波段像元數(shù)據(jù)和近紅外波段像元數(shù)據(jù)計(jì)算調(diào) 整歸一化水體指數(shù)MNDWI;
[0010] 當(dāng)所述MNDWI不大于0時(shí)，在所述福亮度影像數(shù)據(jù)中選取各類地物的純凈像元數(shù) 據(jù)；
[0011] 利用建筑線方程、±壤線方程及±壤陰影線方程確定垂直不透水層指數(shù)PBI的系 數(shù)n;
[001引利用公式PBI=nBlue-NIR計(jì)算PBI指數(shù)；
[0013] 根據(jù)均值標(biāo)準(zhǔn)差法確定所述PBI指數(shù)的不透水層的提取闊值T;其中，
[0014] 當(dāng)所述PBI指數(shù)大于所述闊值T時(shí)，確定影像像元為不透水層區(qū)域；所述A取值 為自然數(shù)。
[0015] 上述方案中，所述計(jì)算所述影像數(shù)據(jù)在A波段的大氣層福亮度P,包括；
[0016] 根據(jù)公式P' .=MpQt,i-Ap計(jì)算未校正的A波段大氣層福亮度P'
[0017] 根據(jù)公式
對(duì)所述未校正的A波段大氣層福亮度P 進(jìn)行校正， 獲取校正后的A波段的大氣層福亮度P其中，所述MP為增益系數(shù)；所述為A波段 的所述影像像元亮度DN值；所述Ap為偏置系數(shù)；所述0SC為當(dāng)?shù)氐奶?yáng)高度角。
[0018] 上述方案中，所述根據(jù)所述福亮度影像數(shù)據(jù)中的綠光波段像元數(shù)據(jù)和近紅外波段 像元數(shù)據(jù)計(jì)算調(diào)整歸一化水體指數(shù)MNDWI包括：
[0019] 利用公式
計(jì)算所述調(diào)整歸一化水體指數(shù)MNDWI;其中，所 述Green為所述福亮度影像數(shù)據(jù)中的綠光波段像元數(shù)據(jù)，所述NIR為所述福亮度影像數(shù)據(jù) 中近紅外波段像元數(shù)據(jù)。
[0020] 上述方案中，所述利用建筑線方程確定垂直不透水層指數(shù)PBI的系數(shù)n包括：
[0021] 對(duì)所述不透水層的樣本散點(diǎn)進(jìn)行線性最小二乘擬合，確定所述建筑線方程y= BfaX+b；
[0022] 當(dāng)確定所述不透水層所在區(qū)域存在山體陰影時(shí)，構(gòu)建±壤和山體陰影樣本數(shù)據(jù)， 對(duì)所述±壤和山體陰影樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合，確定±壤陰影線方程y=a,,x+b;
[0023] 利用公式
計(jì)算所述垂直不透水層指數(shù)PBI的系數(shù)n;其中，n與a相 等。
[0024] 上述方案中，當(dāng)確定所述不透水層所在區(qū)域不存在山體陰影時(shí)，所述方法還包 括：
[0025] 構(gòu)建±壤樣本數(shù)據(jù)，對(duì)所述±壤樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合，確定±壤線方程y =a曰x+b;
[0026] 利用公式
計(jì)算所述垂直不透水層指數(shù)PBI的系數(shù)n;其中，n與a' 相等。
[0027] 上述方案中，所述根據(jù)均值標(biāo)準(zhǔn)差法確定所述PBI指數(shù)的不透水層提取闊值T包 括：
[002引對(duì)福亮度影像數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)獲取PBI影像像元的均值y和標(biāo)準(zhǔn)差e;
[0029] 利用公式T=y+e確定所述PBI指數(shù)的不透水層提取闊值T。
[0030] 本發(fā)明同時(shí)還提供了一種不透水層的提取裝置，所述裝置包括：
[0031] 獲取單元，所述獲取單元用于獲取衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)；
[0032] 預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單元用于計(jì)算所述影像數(shù)據(jù)在A波段的大氣層光譜反 射率P將所述影像數(shù)據(jù)預(yù)處理為福亮度影像數(shù)據(jù)；
[0033] 計(jì)算單元，所述計(jì)算單元用于根據(jù)所述福亮度影像數(shù)據(jù)中的綠光波段像元數(shù)據(jù)和 近紅外波段像元數(shù)據(jù)計(jì)算調(diào)整歸一化水體指數(shù)MNDWI;
[0034] 選取單元，所述選取單元用于確定當(dāng)所述調(diào)整歸一化水體指數(shù)不大于0時(shí)，在所 述福亮度影像數(shù)據(jù)中選取各類地物的純凈像元數(shù)據(jù)；
[0035] 第一確定單元，所述第一確定單元用于利用建筑線方程、±壤線方程及±壤陰影 線方程確定垂直不透水層指數(shù)PBI的系數(shù)n;
[0036] 第二確定單元，所述第二確定單元用于利用公式PBI=nBlue-NIR計(jì)算PBI指數(shù)；
[0037] 第=確定單元，所述第=確定單元用于根據(jù)均值標(biāo)準(zhǔn)差法確定所述PBI指數(shù)的不 透水層的提取闊值T;
[003引第四確定單元，所述第四確定單元用于確定當(dāng)所述PBI指數(shù)大于所述闊值T時(shí)，確 定影像像元為不透水層區(qū)域；其中，所述A取值為自然數(shù)。
[0039] 上述方案中，所述預(yù)處理單元具體用于：
[0040] 根據(jù)公式P' .=MpQt,i-Ap計(jì)算未校正的A波段大氣層福亮度P'
[0041] 根據(jù)公式，
對(duì)所述未校正的A波段大氣層福亮度P進(jìn)行校正， 獲取校正后的A波段的大氣層福亮度P其中，所述MP為增益系數(shù)；所述為A波段 的DN值；所述Ap為偏置系數(shù)；所述0SE為當(dāng)?shù)氐奶?yáng)高度角。
[0042] 上述方案中，所述計(jì)算單元具體用于：
[0043] 利用公式
計(jì)算所述調(diào)整歸一化水體指數(shù)MNDWI;其中，所 述Green為所述福亮度影像數(shù)據(jù)中的綠光波段像元數(shù)據(jù)，所述NIR為所述福亮度影像數(shù)據(jù) 中的近紅外波段像元數(shù)據(jù)。
[0044] 上述方案中，所述第一確定單元具體用于：
[0045] 對(duì)所述不透水層的樣本散點(diǎn)進(jìn)行線性最小二乘擬合，確定所述建筑線方程y= BfaX+b；
[0046] 當(dāng)確定所述不透水層所在區(qū)域存在山體陰影時(shí)，構(gòu)建±壤和山體陰影樣本數(shù)據(jù)， 對(duì)所述±壤和山體陰影樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合，確定±壤陰影線方程y=a,,x+b;
[0047] 利用公式
計(jì)算所述垂直不透水層指數(shù)PBI的系數(shù)n;其中，n與a相 等；
[0048] 當(dāng)確定所述不透水層所在區(qū)域不存在山體陰影時(shí)，構(gòu)建±壤樣本數(shù)據(jù)，對(duì)所述± 壤樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合，確定±壤線方程y=a,x+b;
[0049] 利用公式
計(jì)算所述垂直不透水層指數(shù)PBI的系數(shù)n;其中，n與a' 相等。
[0050] 本發(fā)明提供了一種不透水層的提取方法及裝置，所述方法包括：獲取衛(wèi)星影像數(shù) 據(jù)；計(jì)算所述影像數(shù)據(jù)在A波段的大氣層福亮度P將所述影像數(shù)據(jù)預(yù)處理為福亮度影 像數(shù)據(jù)；根據(jù)所述福亮度影像數(shù)據(jù)中的綠光波段像元數(shù)據(jù)和近紅外波段像元數(shù)據(jù)計(jì)算調(diào)整 歸一化水體指數(shù)MNDWI，當(dāng)所述MNDWI不大于0時(shí)，在所述福亮度影像數(shù)據(jù)中選取各類地物 的純凈像元數(shù)據(jù)；利用建筑線方程、±壤線方程及±壤陰影線方程確定垂直不透水層指數(shù) PBI的系數(shù)n;利用公式PBI=nBlue-NIR計(jì)算PBI指數(shù)；根據(jù)均值標(biāo)準(zhǔn)差法確定所述PBI 指數(shù)的不透水層的提取闊值T;其中，當(dāng)所述PBI指數(shù)大于所闊值T時(shí)，確定影像像元為不 透水層區(qū)域；所述A取值為自然數(shù)；如此，所述不透水層的提取方法構(gòu)建的PBI指數(shù)能夠 有效區(qū)分各類不透水層、水體、植被及裸±地表，降低了不透水層的提取誤差；并且該方法 對(duì)不同數(shù)據(jù)源的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)均具有適用性。
【附圖說(shuō)明】
[0051] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的不透水層的提取方法流程示意圖；
[0化2] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的不透水層的提取裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖3為本發(fā)明實(shí)施例S提供的有山體陰影區(qū)域的原始影像圖；