[发明专利]一种基于高分遥感影像分割的西北地区农膜信息分析方法

说明书

本发明专利提供一种基于高分遥感影像分割的西北地区农膜信息分析方法。本发明对获取影像实施多尺度分割，提供一种高分辨率遥感卫星影像最优分割方法，可有效地克服传统的基于像元特征影像分割结果分类精度低，空间数据的大量冗余，并且其分类结果常常是椒盐图像，不利于进行空间分析等缺陷，能够克服现有的遥感影像最优分割结果确定中用单一指标评价带来的不确定性问题，获得整体分割效果最佳的影像分割结果。本发明方法适用于监测范围较大（如10个行政县以上）且分布分散的西北区域，同时克服了基于影像光谱信息人工目视解译的传统提取方法中影像获取困难、数据处理及信息提取工作量大等缺陷。

技术领域

本发明专利涉及一种基于高分遥感影像分割的西北地区农膜信息分析方法，尤其是大区域的地膜信息提取方法。

背景技术

传统的现场调查测量的监测方法，受天气影响大，耗费大量的人力物力，但仍然难以得到准确的监测结果。高分辨率遥感影像具有覆盖范围广、多时相、周期短等特点，在地膜提取工作中可以克服现场调查的不足。

刚覆膜的地块在遥感影像上具有明显的光谱特征。在监测范围小且集中的情况下，利用 ISO 聚类非监督分类、最大似然法、面向对象的分类方法等多种方法，结合人工目视判读进行对比分析，将覆膜地块提取出来，这种方法属于直接法。而当监测范围较大（如 10个行政县以上）且分布分散时，上述直接法存在的限制因素有：

1、影像上能体现地膜特征的时间段 10 天左右，在监测范围大且分散的情况下，卫星在短时间内难以获取到全覆盖数据。

2、由于农业种植的复杂性和多样性，不同县、不同乡之间的地膜铺设时间点不一定相同，同一张卫星影像上，不能保证所有需要覆膜的地块都已经铺设完成，需要基于时间序列影像，提取所有的覆膜地块，其合集为覆膜结果。卫星影像的获取能力难以满足需求。

3、多数经济作物（如大田蔬菜、甜叶菊等）种植的是已育好的苗，地膜被作物遮盖，此类经济作物地块体现的一直是作物的特征。

结合地膜提取工作的实际情况和外业核查，提出一种基于高分遥感影像多尺度分割的西北地区地膜信息提取方法。由于本方法和种植结构关系紧密，本方法的适用范围定在西北地区。

传统的基于像素的遥感影像处理方法都是基于遥感影像光谱信息极其丰富，地物间光谱差异较为明显的基础上进行的。对于只含有较少波段的高分辨率遥感影像，传统的分类方法，就会造成分类精度降低，空间数据的大量冗余，并且其分类结果常常是椒盐图像，不利于进行空间分析。为解决这一传统难题，模糊分类技术应运而生。模糊分类是一种图像分类技术，它是把任意范围的特征值转换为0 到1 之间的模糊值，这个模糊值表明了隶属于一个指定类的程度。通过把特征值翻译为模糊值，即使对于不同的范围和维数的特征值组合，模糊分类能够标准化特征值。模糊分类也提供了一个清晰的和可调整的特征描述。对于影像分类来说，基于像元的信息提取是根据地表一个像元范围内辐射平均值对每一个像元进行分类，这种分类原理使得高分辨率数据或具有明显纹理特征的数据中的单一像元没有很大的价值。影像中地物类别特征不仅由光谱信息来刻画的，很多情况下(高分辨率或纹理影像数据)通过纹理特征来表示。面向对象的处理方法中最重要的一部分是图像分割。

发明内容

为了克服基于影像光谱信息人工目视解译的传统提取方法中影像获取困难、数据处理及信息提取工作量大等缺陷，本发明提供一种基于高分遥感影像分割的西北地区农膜信息分析方法，同时提供一种高分辨率遥感影像最优分割方法，可有效地克服传统的基于像元特征影像分割结果分类精度低，空间数据的大量冗余，并且其分类结果常常是椒盐图像，不利于进行空间分析等缺陷，获得整体分割效果最佳的影像分割结果。其步骤包括：高分遥感影像分割、特征计算、规则集提取、实地调查、农膜面积核算；本方法的适用范围定在西北地区。

高分遥感影像分割时应尽量保证每个影像对象内仅包含一类地物，力求分割出的影像对象大小合适，通过不断测试获取影像的最佳分割尺度。测试获取影像的最佳分割尺度的方法步骤为：