一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法，包括以下步驟：(1)采集高分辨率遙感影像和立體像對(duì)；(2)生成數(shù)字高程模型并進(jìn)行地形特征指標(biāo)的計(jì)算；(3)對(duì)遙感影像預(yù)處理；(4)遙感影像多尺度影像分割；(5)針對(duì)不同尺度層選出合適的地物特征指標(biāo)并獲得它們的值；(6)將地形特征指標(biāo)與地物特征指標(biāo)融合處理并將各特征指標(biāo)與設(shè)定的規(guī)則集比較，實(shí)現(xiàn)滑坡檢測(cè)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明避免了滑坡區(qū)域過(guò)于零散所帶來(lái)的噪聲影響，從而解決因地震等自然傷害引起的滑坡識(shí)別提取問(wèn)題，為災(zāi)后重建修復(fù)提供支持；所使用的特征指標(biāo)能夠反映所選研究區(qū)域地物特點(diǎn)，特征指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的閾值具有獨(dú)特性，通過(guò)特征的組合與閾值的確定，成功提取研究區(qū)滑坡。
【專利說(shuō)明】
一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種滑坡檢測(cè)方法，尤其是涉及一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]利用遙感技術(shù)提取滑坡信息是快速探測(cè)、分析和檢測(cè)山體滑坡的一種有效手段。 傳統(tǒng)的基于對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的滑坡編目工作主要依賴于影像目視解譯和實(shí)地調(diào)查，該方法具有耗時(shí)嚴(yán)重、費(fèi)用昂貴等缺點(diǎn)，且部分區(qū)域難以在滑坡發(fā)生后短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，也阻礙了災(zāi)害發(fā)生后的快速響應(yīng)。高分辨率衛(wèi)星影像的使用為地理空間對(duì)象的自動(dòng)提取提供了有力基礎(chǔ)，也極大的提高了滑坡信息的提取精度，然而對(duì)高分辨率影像使用基于像元的遙感影像信息的提取方法獲取的信息量偏少，且大量的雜質(zhì)信息也會(huì)干擾提取結(jié)果。面向?qū)ο蠹夹g(shù)的引入提高了自動(dòng)從遙感影像中提取信息的準(zhǔn)確性，這種方法在提取過(guò)程中不僅針對(duì)光譜信息，同時(shí)又將地物的幾何特征與關(guān)系、紋理特征和背景等信息考慮進(jìn)來(lái)。目前， 面向?qū)ο蟮倪b感信息提取方法的步驟主要由影像分割和影像分類組成，與傳統(tǒng)分類算法相比，面向?qū)ο蠓椒ú辉倩趩蝹€(gè)像素，而是以對(duì)象為基本處理單元，減小同類地物的光譜變化，增大不同地物之間的差異，從而增加類別的可分性。但對(duì)于滑坡這種具有復(fù)雜特征的地物，僅使用光譜、紋理等信息進(jìn)行提取，存在著很大的局限性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]—種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006](1)采集待研究地形的高分辨率遙感影像和立體像對(duì)；[〇〇〇7] (2)利用立體像對(duì)生成數(shù)字高程模型，并進(jìn)行地形特征指標(biāo)的計(jì)算；
[0008](3)對(duì)遙感影像進(jìn)行影像預(yù)處理；
[0009](4)對(duì)完成預(yù)處理后的遙感影像進(jìn)行多尺度影像分割；
[0010](5)針對(duì)不同尺度層，選出適合該尺度層的地物特征指標(biāo)并根據(jù)高分辨率遙感影像獲得它們的值。
[0011](6)將步驟(2)中得到的地形特征指標(biāo)與步驟(5)中選出的地物特征指標(biāo)進(jìn)行融合處理并將各特征指標(biāo)與設(shè)定的規(guī)則集比較，實(shí)現(xiàn)滑坡的檢測(cè)。
[0012]所述的高分辨率遙感影像包括全色和多光譜波段圖像。
[0013]所述的高分辨率遙感影像和立體像對(duì)通過(guò)IK0N0S采集。
[0014]所述的影像預(yù)處理包括以下步驟:
[0015](1)對(duì)所述的高分辨率遙感影像輻射校正；
[0016](2)結(jié)合所述的數(shù)字高程模型對(duì)步驟(1)中輻射后的高分辨率遙感影像進(jìn)行正射校正；
[0017](3)對(duì)步驟(2)中得到的高分辨率遙感影像進(jìn)行影像增強(qiáng)；
[0018](4)利用所述的全色波段圖像和多光譜波段圖像進(jìn)行配準(zhǔn)融合生成具有高分辨率和光譜信息的合成影像。
[0019]所述的多尺度影像分割具體為
[0020]紅、綠、藍(lán)和近紅外波段設(shè)置顏色權(quán)重為1，形狀因子權(quán)重為0.1，緊致性因子為 0.6,分割尺度為10、30、50、70、90、100、120、150、200和500的多尺度影像分割。
[0021]所述的地形特征指標(biāo)包括坡度、坡向和曲率。
[0022]所述的地物特征指標(biāo)包括亮度、對(duì)比度、植被指數(shù)、密度、紋理特征和形狀指數(shù)。
[0023]所述的規(guī)則集具體為:
[0024](1)若植被指數(shù)大于或等于0.39,表明該區(qū)域?yàn)橹脖桓采w區(qū)；否則進(jìn)入規(guī)則(2);
[0025](2)若近紅外波段值大于714且表面高度小于840,則該區(qū)域?yàn)樗w；否則進(jìn)入規(guī)則⑶；
[0026](3)若亮度值取值范圍為389至414,則該區(qū)域?yàn)樯襟w陰影；否則進(jìn)入規(guī)則(4);
[0027](4)若坡度小于18且長(zhǎng)寬比取值范圍為5至20,其中，若表面高度小于1045,則該區(qū)域?yàn)槠渌愋偷匚?，否則該區(qū)域即為滑坡區(qū)域；以上條件均不滿足的，則進(jìn)入規(guī)則(5);
[0028](5)該區(qū)域?yàn)榛聟^(qū)域。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0030](1)針對(duì)坡尺度變化較大，大型、小型滑坡混合的情況，避免了滑坡區(qū)域過(guò)于零散所帶來(lái)的噪聲影響，從而解決因地震等自然災(zāi)害引起的滑坡識(shí)別提取問(wèn)題，為災(zāi)后重建與修復(fù)提供支持。
[0031](2)所使用的特征指標(biāo)能夠反映所選研究區(qū)域地物的特點(diǎn)，特征指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的閾值具有獨(dú)特性，通過(guò)特征的組合與閾值的確定，成功提取研究區(qū)滑坡。
[0032](3)針對(duì)目前主流的衛(wèi)星影像IK0N0S，本方法所選取的特征指標(biāo)突出體現(xiàn)IK0N0S 數(shù)據(jù)特點(diǎn)，降低影像質(zhì)量本身對(duì)提取的影響，對(duì)IK0N0S具有較強(qiáng)適用性?！靖綀D說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明的方法的處理流程圖；
[0034]圖2為本發(fā)明的方法的滑坡區(qū)域提取規(guī)則集?！揪唧w實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0036]圖1所示為本方法的具體流程，能夠很好利用IK0N0S影像對(duì)都江堰市虹口鄉(xiāng)研究區(qū)進(jìn)行滑坡提取，詳細(xì)步驟描述如下:
[0037]1?對(duì)IK0N0S影像進(jìn)行輻射校正；
[0038]2.利用IK0N0S立體像對(duì)生成數(shù)字高程模型，并通過(guò)數(shù)字高程模型生成坡度、坡向、曲率等地形特征圖；
[0039]3.結(jié)合數(shù)字高程模型對(duì)輻射后IK0N0S影像進(jìn)行正射校正；
[0040]4.對(duì)IK0N0S影像進(jìn)行增強(qiáng)處理，并利用全色波段和多光譜波段進(jìn)行配準(zhǔn)融合，生成具有高分辨率和豐富的光譜信息的合成影像；
[0041]5.將融合后IK0N0S影像與數(shù)字高程模型(DEM)、植被指數(shù)、坡度、曲率等特征圖層進(jìn)行合并；
[0042]6.對(duì)紅、綠、藍(lán)、近紅外波段設(shè)置顏色權(quán)重為1，其余圖層顏色權(quán)重為0 ;形狀因子權(quán)重為0.1，其中緊致性因子為0.6,在上述基礎(chǔ)上進(jìn)行影像分割，分割尺度為10、30、50、 70、90、100、120、150、200、500。
[0043]7.在影像的分割基礎(chǔ)上，根據(jù)滑坡與其他地物的區(qū)別，結(jié)合各特征，構(gòu)建規(guī)則集， 如圖2所示，實(shí)現(xiàn)滑坡信息的提取。
[0044]具體規(guī)則集的構(gòu)建步驟如下:
[0045](1)若植被指數(shù)大于0? 39,表明該區(qū)域?yàn)橹脖桓采w區(qū)；否則進(jìn)入規(guī)則(2);
[0046](2)若紅外波段值大于714且表面高度小于840,則該區(qū)域?yàn)樗w；否則進(jìn)入規(guī)則 (3)；
[0047](3)若亮度值取值范圍為389至414,則該區(qū)域?yàn)樯襟w陰影；否則進(jìn)入規(guī)則⑷；
[0048](4)若坡度小于18且長(zhǎng)寬比取值范圍為5至20,其中，若表面高度小于1045,則該區(qū)域?yàn)槠渌愋偷匚?，否則該區(qū)域即為滑坡區(qū)域；以上條件均不滿足的，則進(jìn)入規(guī)則(5);
[0049](5)該區(qū)域?yàn)榛聟^(qū)域。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步 驟:(1)采集待研究地形的高分辨率遙感影像和立體像對(duì)；(2)利用立體像對(duì)生成數(shù)字高程模型，并進(jìn)行地形特征指標(biāo)的計(jì)算；(3)對(duì)遙感影像進(jìn)行影像預(yù)處理；(4)對(duì)完成預(yù)處理后的遙感影像進(jìn)行多尺度影像分割；(5)針對(duì)不同尺度層，選出適合該尺度層的地物特征指標(biāo)并根據(jù)高分辨率遙感影像獲 得它們的值。(6)將步驟(2)中得到的地形特征指標(biāo)與步驟(5)中選出的地物特征指標(biāo)進(jìn)行融合處 理并將各特征指標(biāo)與設(shè)定的規(guī)則集比較，實(shí)現(xiàn)滑坡的檢測(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法，其 特征在于，所述的高分辨率遙感影像包括全色和多光譜波段圖像。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方 法，其特征在于，所述的高分辨率遙感影像和立體像對(duì)通過(guò)IKONOS采集。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法，其 特征在于，所述的影像預(yù)處理包括以下步驟:(1)對(duì)所述的高分辨率遙感影像輻射校正；(2)結(jié)合所述的數(shù)字高程模型對(duì)步驟(1)中輻射后的高分辨率遙感影像進(jìn)行正射校正；(3)對(duì)步驟(2)中得到的高分辨率遙感影像進(jìn)行影像增強(qiáng)；(4)利用所述的全色波段圖像和多光譜波段圖像進(jìn)行配準(zhǔn)融合生成具有高分辨率和光 譜信息的合成影像。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法，其 特征在于，所述的多尺度影像分割具體為紅、綠、藍(lán)和近紅外波段設(shè)置顏色權(quán)重為1，形狀因子權(quán)重為0.1，緊致性因子為0.6,分 割尺度為1〇、30、50、70、90、100、120、150、200和500的多尺度影像分割。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法，其 特征在于，所述的地形特征指標(biāo)包括坡度、坡向和曲率。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法，其 特征在于，所述的地物特征指標(biāo)包括亮度、對(duì)比度、植被指數(shù)、密度、紋理特征和形狀指數(shù)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高分辨率遙感影像的多指標(biāo)融合滑坡檢測(cè)方法，其 特征在于，所述的規(guī)則集具體為:(1)若植被指數(shù)大于或等于0.39,表明該區(qū)域?yàn)橹脖桓采w區(qū)；否則進(jìn)入規(guī)則(2);(2)若近紅外波段值大于714且表面高度小于840,則該區(qū)域?yàn)樗w；否則進(jìn)入規(guī)則(3)；(3)若亮度值取值范圍為389至414,則該區(qū)域?yàn)樯襟w陰影；否則進(jìn)入規(guī)則(4);(4)若坡度小于18且長(zhǎng)寬比取值范圍為5至20,其中，若表面高度小于1045,則該區(qū)域 為其他類型地物，否則該區(qū)域即為滑坡區(qū)域；以上條件均不滿足的，則進(jìn)入規(guī)則(5);(5)該區(qū)域?yàn)榛聟^(qū)域。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK105989322SQ201510041864
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日
【發(fā)明人】童小華, 陸平, 曹文
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)