[发明专利]一种同步卫星遥感序列影像的积雪识别方法及系统

说明书

本发明公开了一种同步卫星遥感序列影像的积雪识别方法及系统。具体为，计算多时相待识别影像与单时相积雪样本之间的光谱角度和亮度差，并基于光谱角度和亮度差，对多时相待识别影像进行掩膜，生成多时相高亮地物影像；计算动态时间规整值，并基于所述动态时间规整值，对多时相高亮地物影像进行掩膜，生成积雪初步识别结果图像；基于积雪初步识别结果图像，采用分类结果后处理的方法，得到积雪识别结果图像，充分利用了同步卫星遥感序列影像的多时相特性，无需短波红外波段，即可排除云的影响，实现同步卫星遥感影像中积雪的快速准确的识别。

技术领域

本发明涉及遥感图像分类识别的领域，特别涉及一种同步卫星遥感序列影像的积雪识别方法及系统。

背景技术

雪的空间分布是山区与季节性积雪区水文、气象模型的重要输入因子，研究积雪分布及其特性，对于大气环流分析，气候演变，水资源利用以及灾害分析有着重要的意义。

李三妹等研究了国内静止气象卫星FY-2C资料的积雪判识原理，提出了基于阈值法的辅助因子函数积雪判识方法，较好地解决了FY-2C全圆盘范围内广大区域不同下垫面类型下的实时积雪监测问题。de Wildt等研究了基于Meteosat卫星数据的雪盖制图方法，利用静止卫星的高时相数据拓展了传统的积雪分类方法，更好地实现了云和雪的区分，得到了更加精准的积雪分布图。

地球同步轨道卫星具有高时间分辨率、观测范围广的优势，使得它能够实现对同一地区连续工作，能够更有效地实现实时地物类型-地物监测，一直是积雪监测十分重要的数据来源，根据这一特点地球同步轨道卫星在水资源利用、气候演变以及灾情监测等方面具有重要的应用价值。

2015年底，中国的GF-4(GaoFen-4)地球同步轨道光学卫星的成功发射，为区域雪盖制图提供了强大的数据支撑。GF-4卫星是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星，也是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星。由于GF-4卫星传感器不包含短波红外波段通道(1.55μm-1.65μm),NDSI方法也不再适用于GF-4卫星影像的积雪识别，因此积雪与云的区分成为新的难点。近年来使用缺少短波红外波段通道(1.55μm-1.65μm)的卫星影像，进行积雪识别的研究工作也有很多。

例如NOAA/AVHRR资料拥有5个观测通道包括了从可见光到远红外的光谱范围，但是这五个通道中并不包含有区分云雪的理想波段。殷青军等通过分析NOAA/AVHRR资料中云和雪的光谱特征，根据云和雪在热红外波段 AVHRR-3(3.55μm-3.93μm)和AVHRR-4(10.5μm-11.3μm)的亮温差，提出新的云、雪判别因子，对于区分青南地区的云、雪有较好的效果。但是在实际判识方面仍然有缺陷，如薄云的影响，较低云层的影响以及云层造成的阴影等。黄艳艳等针对国产卫星HJ-1B数据积雪像元的识别问题，根据积雪在HJ卫星CDD传感器波段上的反射率远高于其他地物，提出了一个仅用HJ-CDD数据作为数据源的积雪识别方法，该方法可以去除薄云的影响，但不能消除厚云的影响(黄艳艳,赵红莉,杨树红,2016.HJ-1B卫星遥感影像的积雪识别.测绘科学.41(8):129-133)。实际上，对于缺少短波红外通道的卫星而言，使用其影像作为唯一数据源提取积雪信息，很难消除厚云的影响。也有学者考虑使用多源数据进行积雪识别，曹云刚和刘闯指出，对于云层下面的信息，目前几乎所有的技术手段都难以将其完全恢复。比较好的途径是利用微波遥感数据提取积雪信息。但是这些方法有许多的弊端：一方面，预处理流程复杂，需要对不同的卫星数据进行几何校正，大气校正、裁剪等工作，并且两种数据的几何校正的精度很难保证极高的一致性。另一方面，由于空间分辨率，宽幅，扫描区域等均存在差异，获取同一区域、同一时间的两种卫星数据比较困难，所以该方法的实用性较低。

因此，如何根据同步卫星多时相遥感影像，排除云的干扰，实现卫星积雪的快速识别，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是，为了克服现有的GF-4卫星多时相遥感影像识别方法中云信息的干扰，提供了一种同步卫星遥感序列影像的积雪识别方法及系统。