[发明专利]土地覆盖年际变化检测方法及系统

说明书

本发明实施例提供了一种土地覆盖年际变化检测方法及系统，通过目标区域在第一目标年和第二目标年的时序遥感数据，分别确定目标区域在第一目标年和第二目标年的NDVI时序数据；在预设遥感时序模型进行两个不同年份的NDVI时序数据重构的基础上，利用DTW算法进行两个不同年份的时序曲线的相似性比较，得到土地覆盖的年际变化检测结果。本发明实施例中充分挖掘了时序遥感数据的可利用价值，在使用遥感时序影像变化检测方面，具有重大的应用前景。而且通过DTW算法可以在一定程度上克服时间轴上的位移问题，能够降低噪声和云等异常值的影响，取得更好的匹配效果，提高土地覆盖年际变化的检测精度。

技术领域

本发明实施例涉及遥感影像变化检测技术领域，更具体地，涉及土地覆盖年际变化检测方法及系统。

背景技术

土地覆盖变化是地表诸多要素的综合反应，对地表能量平衡、气候变化、水循环等产生直接影响，是众多学科关注的焦点。遥感数据因其宏观性、周期性和连续性，是土地覆盖变化识别的重要数据源。时序遥感影像能够提供对地表状态长时间序列的记录，反映地表在一个长时间范围内的动态变化情况，为土地覆盖变化的时空识别提供了可靠的数据源。充分挖掘遥感时序数据集蕴含的时态维信息，发展基于时序遥感的土地覆盖变化自动检测方法是近年来遥感技术领域研究的热点之一。

在使用时序遥感数据进行土地覆盖变化检测的过程中，需要首先消除遥感数据中受云、云影、雾、霾等影响形成的奇异值，即消除时序曲线的噪声，这个过程就是遥感时间序列数据滤波的过程，也是时序模型构建的过程。为实现土地覆盖变化的自动检测，以多时相遥感数据为信息源，已发展了图像差值法、光谱特征变异法、主成分分析法、假彩色合成法、波段替换法、分类后比较法、多波段交叉相关分析法和变化矢量分析法等多种方法，这些方法各有优势，然而土地覆盖变化检测仍然存在困难：一是“同物异谱，同谱异物”现象使得地表变化与影像变化特征不能一一对应；二是土地覆盖变化包括类内变化和类间变化，即同种植被导致的土地覆盖变化以及植被类别发生变化导致的土地覆盖变化，变化程度也包括部分变化和全部变化，针对不同的研究目标，如何界定变化也是一个难点；三是土地覆盖变化的不稳定性，使得变化检测更加复杂。

利用土地覆盖在长时间序列的遥感影像中体现出的时间特性进行变化检测的关键是比较两时间序列的相似性分析，即定量评价待检测像元的时序曲线与目标参考像元的时序曲线之间的相似度。时间序列相似度计算的方法普遍采取欧式距离方法，欧氏距离计算的是同一时刻两个点的真实距离，但检测土地覆盖变化的过程中，由于地表温度、作物生长、地物变化等原因，在不同年份，地物的时序曲线会在时间在轴上出现伸缩和偏移，因此采用欧式距离方法无法克服时序曲线在时间轴上的位移问题。

发明内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种土地覆盖年际变化检测方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种土地覆盖年际变化检测方法，包括：

基于目标区域在第一目标年和第二目标年的时序遥感数据，分别确定所述目标区域在所述第一目标年和所述第二目标年的归一化差分植被指数NDVI时序数据；

基于预设遥感时序模型，分别对所述目标区域在所述第一目标年和所述第二目标年的NDVI时序数据进行拟合，确定所述目标区域在所述第一目标年的第一NDVI时序曲线以及在所述第二目标年的第二NDVI时序曲线；

基于动态时间弯曲DTW算法，确定所述第一NDVI时序曲线和所述第二NDVI时序曲线之间的DTW距离值，并基于所述DTW距离值确定所述目标区域在所述第一目标年和所述第二目标年的年际变化检测结果。

第二方面，本发明实施例提供了一种土地覆盖年际变化检测系统，包括：NDVI时序数据获取模块、NDVI时序曲线获取模块和年际变化检测结果获取模块。其中，