专利名称：一种基于光谱斜率差异检测地表覆盖变化的方法
技术领域：
本发明涉及一种对遥感影像进行处理的方法，特别是一种通过比对不同时期的Landsat图像来测定地表覆盖变化的方法。
背景技术：
一直以来，在遥感成像领域，Landsat TM/ETM+图像有着大量的应用，美国陆地卫星历经三代，第一代是Landsat-1卫星、Landsat-2卫星和Landsat-3卫星，第二代是Landsat-4卫星和Landsat-5卫星，第三代是Landsat-6卫星和Landsat-7卫星。TM是指美国陆地卫星4 5号专题制图仪Thematic Mapper所获取的多波段扫描影像，TM图像有7个波段，其波谱范围是TM-1为O. 45 O. 52微米，TM-2为O. 52 O. 60微米，TM-3为
0.63 O. 69微米，以上为可见光波段；TM-4为O. 76 O. 90微米，为近红外波段；TM_5为
1.55 1. 75微米，TM-7为2. 08 2. 35微米，为中红外波段;TM_6为10. 40 12. 50微米，为热红外波段。因TM影像具较高空间分辨率、波谱分辨率、极为丰富的信息量和较高定位精度，从20世纪80年代中后期开始成为世界各国广泛应用的重要的地球资源与环境遥感数据源。LANDSAT-7卫星的 改进型主题测绘仪Enhanced Thematic Mapper Plus,也就是ETM+,是在TM基础上改进的。ETM+相对TM增加了 I个金色谱段和2个增益区域，增加了太阳定标器，并提高了红外谱段的分辨率。在对遥感成像图片结果的分析工作中，科学准确地测定全球地表覆盖的动态变化，对于研究地球系统的能量平衡、碳循环及其他生物地球化学循环、气候变化等有着十分重要的意义。遥感影像变化检测就是是利用不同时期的遥感影像分析并确定发生变化的区域及变化类别的处理过程，及时、准确的变化信息对地表覆盖制图、资源管理、应急救灾和动态信息服务等具有重要的作用。地表覆盖(Land Cover)是指地球表面各种物质类型及其自然属性与特征的综合体(参见 Chen, J.，Chen, X.，Cui, X.，Chen, J.，2011. Change vector analysis in posteriorspace:a new method for land cover change detection.1EEEGeoscience and remotesensing letters8(2), 317-321.) 地表覆盖变化检测的基本前提是由地表覆盖变化引起的有意义的变化要大于其它因素所引起的次要变化，否则次要的变化会干扰和影响有意义的变化(参见Singh, A. , 1989. Digital change detection techniques using remotely-sensed data.1nternational Journal of Remote SensinglO (6)，989 - 1003.)。影像地表覆盖的变化检测的其它因素包括大气状况、太阳高度角和土壤湿度等，可将这些因素分为两大类，即外源因素和内源因素。外源因素是由大气状况、太阳高度角等外在条件引起的，选取同源同时期的影像并通过预处理能降低外源因素的影响。内源因素是同种地物内部构造在不同时期发生的变化，如不同时期土壤湿度的不同、水体浑浊度的不同和建成区新旧程度的不同等，这些因素并不能通过数据选取和预处理解决，因此要求变化检测模型中能够对内在因素的干扰具有鲁棒性。目前有多种变化检测的算法，如变化向量分析、差值法、比值法、相关系数法和夹角余弦法等(参见 Coppin, P. , Jonckheere,1. , Nackaerts, K. , Muys, B. , 2004. Digitalchange detection methods in ecosystem monitoring:a review.1nternationalJournal of Remote Sensing25(9), 1565-1596. , Lu, D. , Mausel, P. , Brondizio, E. , Moran, E. , 2004.Change detection techniques.1nternational Journal ofRemoteSensing25 (12), 2365-2407.)，这些算法的特点是从光谱量值方面计算变化强度。内源噪声通常影响的是光谱曲线的量值，传统的变化检测方法在光谱空间计算光谱值变化强度的大小，这样就很难区分真变化和伪变化。
发明内容
本发明提供了一种基于光谱斜率差异检测地表覆盖变化的方法，该方法可减少或避免前面所提到的问题。为解决上述问题，本发明提出了一种基于光谱斜率差异检测地表覆盖变化的方法，所述方法用于对同一地点的两个不同时刻的Landsat图像进行地表覆盖变化检测，从而测定所述地区发生地表覆盖变化的区域范围，所述两个不同时刻分别为Tl、T2时刻，所述方法包括如下步骤，A、将同一地点的Landsat图像的六个波段的光谱数据依据波谱连接成五个光谱段，分别针对所述Tl、T2时刻的Landsat图像的每个点位，计算每个光谱段的斜率，光谱段(η, η+1)的斜率计算公式如下
权利要求
1.一种基于光谱斜率差异检测地表覆盖变化的方法，所述方法用于对同一地点的两个不同时刻的Landsat图像进行地表覆盖变化检测，从而测定所述地区发生地表覆盖变化的区域范围，所述两个不同时刻分别为T1、T2时刻，其特征在于，所述方法包括如下步骤，Α、将同一地点的Landsat图像的六个波段的光谱数据依据波谱连接成五个光谱段， 分别针对所述Tl、Τ2时刻的Landsat图像的每个点位，计算每个光谱段的斜率，光谱段 (η, η+1)的斜率计算公式如下
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括如下步骤D，用于确定地表覆盖变化区域的地物变化类别，所述步骤D为，根据已知的各种地物特征点及其所对应变化类型的斜率变化特征数据，利用地表覆盖变化区域的像素和上述已知的变化类型斜率变化特征数据的比对，确定出所述像素的变化类型，从而确定出步骤C中所述Landsat 图像中的地表覆盖变化区域的每个像素的地物变化类型。
全文摘要
一种基于光谱斜率差异检测地表覆盖变化的方法，所述方法包括如下步骤，A、将同一地点的Landsat图像的六个波段的光谱数据依据波谱连接成五个光谱段，分别针对T1、T2时刻的Landsat图像的每个点位，计算每个光谱段的斜率，B、分别计算T1、T2时刻的Landsat图像的每个点位的各波段的斜率，形成斜率向量，并通过斜率向量的绝对距离计算斜率变化强度，C、根据步骤B中计算出的斜率变化强度计算结果通过设置阈值确定所述Landsat图像中的地表覆盖变化区域和地表覆盖不变区域。本发明所提供的一种基于光谱斜率差异检测地表覆盖变化的方法，解决了传统的变化检测方法很难控制变化检测中内源噪声的影响的问题。
文档编号G06T7/00GK103049916SQ20131002031
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者陈军, 陆苗, 陈利军 申请人:国家基础地理信息中心