[发明专利]一种基于雷达和光学数据组合特征的农作物倒伏遥感监测方法与应用

权利要求书

1.一种农作物倒伏遥感监测方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)收集含有倒伏样本点的具有代表性的倒伏区域的形状、位置、作物分布信息；

(2)获取所述倒伏区域中作物分布区对应时相的高分辨率Sentinel-1 SAR数据，所述Sentinel-1 SAR数据中包含两个极化模式下的后向散射系数VV和VH；将VH除以VV作为第一信号特征，获得所述第一信号特征的分布图；

(3)获取所述倒伏区域中作物分布区对应时相的高分辨率Sentinel-2光学遥感数据，根据所述Sentinel-2光学遥感数据中包含的近红和红波段的特征提取来获取归一化差异植被指数，作为第二信号特征，获得所述第二信号特征的分布图；

通过灰度共生矩阵计算所述Sentinel-2光学遥感数据的空间纹理特征，作为第三信号特征，获得所述第三信号特征的分布图；

(4)根据所述第一信号特征、所述第二信号特征和第三信号特征的分布图分别构建所述倒伏区域中的非倒伏掩膜区域，并将结果求并集，最终获取非倒伏区的掩膜范围；

具体构建所述倒伏区域的中的非倒伏掩膜区域的方法为：

以所述倒伏区域中的各倒伏样本点为中心，分别构建半径为50米的圆形缓冲区，与各倒伏样本点共同组成倒伏样本区，根据步骤(2)和(3)的方法获得所述倒伏样本区的第一信号特征、第二信号特征和第三信号特征的分布图，在判断所述倒伏样本区内各像素对应的第一信号特征、第二信号特征和第三信号特征数据均满足正态分布后，分别计算得到第一信号特征、第二信号特征和第三信号特征所对应的均值和标准差，根据所得到的第一信号特征、第二信号特征和第三信号特征的均值和标准差分别以如下公式计算出每个信号特征的两个掩膜阈值，分别获得在第一信号特征、第二信号特征和第三信号特征上信号特征不在所述两个掩膜阈值范围内的区域，作为非倒伏掩膜区域；

TH₁＝μ_i-n*δ_i

TH₂＝μ_i+n*δ_i

其中，TH₁和TH₂分别为每个信号特征的两个掩膜阈值，μ_i和δ_i分别为在对应信号特征i上的均值和标准差，n＝2或1；计算TH₁和TH₂时先将n取2，此时若0TH₁TH₂1则表明n取值适宜，若出现TH₁＝0、TH₂＝1或TH₁＝0且TH₂＝1时，则将n取值改为1；

(5)以所述非倒伏区的掩膜范围对所述倒伏区域进行掩膜之后，获得所述倒伏区域的初步倒伏分布图，所述初步倒伏分布图中的所有像元为待验证像元；

通过衡量每一所述待验证像元的所述第一信号特征、所述第二信号特征和第三信号特征来得到综合相似性指数，并基于正态分布原理，根据所述综合相似性指数筛除掉非倒伏区域的像元，最终获得倒伏区域的分布；

所述综合相似性指数的计算公式如下：

其中，SI是综合相似性指数，m是信号特征要素的个数，μ_i和σ_i分别是初步倒伏分布图中在对应信号特征要素i上的信号特征的均值和标准差，x_i是任一待验证像元在对应信号特征要素i上的值；

根据所述综合相似性指数筛除掉非倒伏区域的像元，具体为，根据各待验证像元的综合相似性指数的均值μ_si和标准差σ_si以如下公式计算每一待验证像元的指标HS：

当待验证像元的HS为1时则将其保留，为0时则将其掩膜掉，从而得到最终的所述倒伏区域的作物倒伏分布图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述倒伏样本区的构建方式替换为：

选取多个含有倒伏样本点的具有代表性的倒伏区域，以所有倒伏区域中的各倒伏样本点为中心，分别构建半径为50米的圆形缓冲区，与各倒伏样本点共同组成倒伏样本区；其中，所述多个含有倒伏样本点的具有代表性的倒伏区域为地理、气候条件接近的区域。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，像元的大小为10米。