本發(fā)明涉及城市更新監(jiān)測(cè)，具體涉及一種基于多要素時(shí)序交互特征的城市更新監(jiān)測(cè)方法和相關(guān)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、城市更新通常被認(rèn)為是以密集化高層建筑和綠色景觀代替以往低矮、無(wú)序和廣闊建筑物過(guò)程，及時(shí)獲取其時(shí)空分布的準(zhǔn)確信息對(duì)于可持續(xù)城市發(fā)展和管理至關(guān)重要。

2、作為城市覆蓋發(fā)生頻率較高且過(guò)程復(fù)雜的一類轉(zhuǎn)換過(guò)程，開展完整、詳細(xì)、準(zhǔn)確的城市更新時(shí)空演變過(guò)程遙感監(jiān)測(cè)尚存在一定挑戰(zhàn)。當(dāng)前，基于圖像差和閾值劃分的變化檢測(cè)方法雖然具有影像獲取成本低、簡(jiǎn)易快速等優(yōu)勢(shì)，但往往難以刻畫城市土地覆被變化的詳細(xì)演化過(guò)程，對(duì)于城市更新過(guò)程監(jiān)測(cè)的適應(yīng)性和可靠性支撐能力不足；此外，傳統(tǒng)的分類后比較多采用基于城市土地分類的遙感監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)建立多時(shí)相植被、裸地、不透水面、空閑地等分類系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)利用特定轉(zhuǎn)換規(guī)則追蹤城市土地更新時(shí)空特征，但監(jiān)測(cè)精度過(guò)度依賴于高頻次土地覆蓋分類的可獲得性及準(zhǔn)確性。

3、因此如何高效準(zhǔn)確開展大尺度城市更新全過(guò)程連續(xù)監(jiān)測(cè)，從而獲取其時(shí)空分布的準(zhǔn)確信息，進(jìn)而開展可持續(xù)城市發(fā)展和管理，成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于多要素時(shí)序交互特征的城市更新監(jiān)測(cè)方法和相關(guān)設(shè)備，以克服目前城市更新監(jiān)測(cè)時(shí)存在的無(wú)法精確實(shí)現(xiàn)大尺度城市更新全過(guò)程連續(xù)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種基于多要素時(shí)序交互特征的城市更新監(jiān)測(cè)方法，包括：

4、獲取城市的時(shí)間序列影像，計(jì)算所述時(shí)間序列影像中每個(gè)像元中各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例，并基于計(jì)算結(jié)果構(gòu)建針對(duì)對(duì)應(yīng)像元的各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例的時(shí)間序列；其中，所述城市關(guān)鍵景觀要素包括不透水面、綠色植被和裸地/空閑地；

5、基于所述各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例的時(shí)間序列，生成各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例的時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線；

6、基于預(yù)設(shè)時(shí)序檢測(cè)算法，對(duì)所述時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線進(jìn)行趨勢(shì)、斷點(diǎn)和峰谷分析，提取特征信息；

7、基于多個(gè)關(guān)鍵要素交互的特征信息和預(yù)設(shè)判斷準(zhǔn)則，確定城市更新的時(shí)空分布范圍和所屬更新階段。

8、進(jìn)一步地，在本技術(shù)一些實(shí)施例中，在計(jì)算所述時(shí)間序列影像中每個(gè)像元中各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例之前還包括：

9、獲取城市的邊界數(shù)據(jù)集；

10、基于所述邊界數(shù)據(jù)集，通過(guò)多源影像疊加和最大投票法，生成城市邊界范圍；

11、移除所述城市邊界范圍內(nèi)的非相關(guān)地類，確定感興趣區(qū)域，所述非相關(guān)地類包括邊界內(nèi)道路、丘陵和細(xì)小水體；

12、所述計(jì)算所述時(shí)間序列影像中每個(gè)像元中各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例，包括：計(jì)算所述時(shí)間序列影像中的感興趣區(qū)域內(nèi)的每個(gè)像元中各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例。

13、進(jìn)一步地，在本技術(shù)一些實(shí)施例中，所述計(jì)算所述時(shí)間序列影像中每個(gè)像元中各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例，并基于計(jì)算結(jié)果構(gòu)建針對(duì)對(duì)應(yīng)像元的各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例的時(shí)間序列，包括：

14、通過(guò)回歸模型或混合像元分解模型，計(jì)算所述時(shí)間序列影像中每個(gè)像元中各城市基本景觀要素的面積比例；其中，所述城市基本景觀要素包括高反照度景觀、低反照度景觀、植被和裸土；

15、基于所述時(shí)間序列影像中每個(gè)像元中各城市基本景觀要素的面積比例，確定所述時(shí)間序列影像中每個(gè)像元中各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例，其中，所述高反照度景觀和低反照度景觀與所述不透水面對(duì)應(yīng)，所述植被與所述綠色植被對(duì)應(yīng)，所述裸土與所述裸地/空閑地對(duì)應(yīng)。

16、進(jìn)一步地，在本技術(shù)一些實(shí)施例中，所述特征信息包括：不透水面最大干擾量、不透水面初始值、不透水面末期值、綠色植被和裸地/空閑地主導(dǎo)期、裸地/空閑地峰值時(shí)點(diǎn)和不透水面谷值時(shí)點(diǎn)；

17、其中，所述不透水面最大干擾量用于表征不透水面的面積比例在城市更新過(guò)程的最大變化量；所述不透水面初始值用于表征不透水面的面積比例在城市更新前期階段的均值；不透水面末期值用于表征不透水面的面積比例在城市更新后期階段的均值；所述綠色植被和裸地/空閑地主導(dǎo)期用于表征裸地/空閑地的面積比例和綠色植被的面積比例在整個(gè)像元面積占據(jù)比例最大的時(shí)期；所述裸地/空閑地峰值時(shí)點(diǎn)用于表征裸地/空閑地的面積比例峰值在時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線中對(duì)應(yīng)的年份；所述不透水面谷值時(shí)點(diǎn)用于表征不透水面的面積比例谷值在時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線中對(duì)應(yīng)的年份。

18、進(jìn)一步地，在本技術(shù)一些實(shí)施例中，所述基于多個(gè)關(guān)鍵要素交互的特征信息和預(yù)設(shè)判斷準(zhǔn)則，確定城市更新的時(shí)空分布范圍和所屬更新階段，包括：

19、若目標(biāo)時(shí)間序列的時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線中，所述不透水面最大干擾量大于等于第一閾值，則確定與該目標(biāo)時(shí)間序列對(duì)應(yīng)的區(qū)域?yàn)槌鞘袧撛谧兓瘏^(qū)域；

20、若與所述城市潛在變化區(qū)域?qū)?yīng)的目標(biāo)時(shí)間序列的時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線中，所述不透水面初始值大于等于第二閾值，則確定該區(qū)域?yàn)槌鞘袧撛诟聟^(qū)域；

21、若與所述城市潛在更新區(qū)域?qū)?yīng)的目標(biāo)時(shí)間序列的時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線中，存在所述綠色植被和裸地/空閑地的面積比例大于所述不透水面的面積比例的時(shí)期，則確定該區(qū)域?yàn)槌鞘懈聟^(qū)域。

22、進(jìn)一步地，在本技術(shù)一些實(shí)施例中，所述基于所述特征信息和預(yù)設(shè)判斷準(zhǔn)則，確定城市更新的時(shí)空分布范圍和所屬更新階段，還包括：

23、基于所述城市更新區(qū)域?qū)?yīng)的目標(biāo)時(shí)間序列的時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線中，裸地/空閑地的面積比例的快速上升的時(shí)間信息，和不透水面的面積比例的急劇下降的時(shí)間信息，確定所述城市更新區(qū)域的更新年份。

24、進(jìn)一步地，在本技術(shù)一些實(shí)施例中，所述基于所述特征信息和預(yù)設(shè)判斷準(zhǔn)則，確定城市更新的時(shí)空分布范圍和所屬更新階段，還包括：

25、若所述城市更新區(qū)域?qū)?yīng)的目標(biāo)時(shí)間序列的時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線中，所述不透水面末期值小于第二閾值，則確定所述城市更新區(qū)域在該段目標(biāo)時(shí)間序列的末尾時(shí)間節(jié)點(diǎn)處于拆除階段；若大于等于第二閾值，則確定所述城市更新區(qū)域在該段目標(biāo)時(shí)間序列的末尾時(shí)間節(jié)點(diǎn)處于重建階段。

26、進(jìn)一步地，在本技術(shù)一些實(shí)施例中，所述基于預(yù)設(shè)時(shí)序分割算法，對(duì)所述時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線進(jìn)行趨勢(shì)、斷點(diǎn)和峰谷分析，包括：

27、計(jì)算目標(biāo)時(shí)間序列的變化率，識(shí)別所述目標(biāo)時(shí)間序列對(duì)應(yīng)的趨勢(shì)為增長(zhǎng)或降低；

28、通過(guò)landtrendr時(shí)間序列斷點(diǎn)檢測(cè)方法，識(shí)別所述目標(biāo)時(shí)間序列的斷點(diǎn)；

29、基于預(yù)設(shè)判別函數(shù)，識(shí)別所述目標(biāo)時(shí)間序列的峰和谷。

30、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種基于多要素時(shí)序交互特征的城市更新監(jiān)測(cè)裝置，包括：

31、第一生成模塊，用于獲取城市的時(shí)間序列影像，計(jì)算所述時(shí)間序列影像中每個(gè)像元中各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例，并基于計(jì)算結(jié)果構(gòu)建針對(duì)對(duì)應(yīng)像元的各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例的時(shí)間序列；其中，所述城市關(guān)鍵景觀要素包括不透水面、綠色植被和裸地/空閑地；

32、第二生成模塊，用于基于所述各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例的時(shí)間序列，生成各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例的時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線；

33、分析提取模塊，用于基于預(yù)設(shè)時(shí)序分割算法，對(duì)所述時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線進(jìn)行趨勢(shì)、斷點(diǎn)和峰谷分析，提取特征信息；

34、判斷確定模塊，用于基于多個(gè)關(guān)鍵要素交互的特征信息和預(yù)設(shè)判斷準(zhǔn)則，確定城市更新的時(shí)空分布范圍和所屬更新階段。

35、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種基于多要素時(shí)序交互特征的城市更新監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述處理器與存儲(chǔ)器相連：

36、其中，所述處理器，用于調(diào)用并執(zhí)行所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的程序；

37、所述存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述程序，所述程序至少用于執(zhí)行上述的基于多要素時(shí)序交互特征的城市更新監(jiān)測(cè)方法。

38、本發(fā)明涉及城市更新監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多要素時(shí)序交互特征的城市更新監(jiān)測(cè)方法和相關(guān)設(shè)備，該方法包括獲取城市的時(shí)間序列影像，計(jì)算時(shí)間序列影像中每個(gè)像元中各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例，并基于計(jì)算結(jié)果構(gòu)建針對(duì)對(duì)應(yīng)像元的各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例的時(shí)間序列；其中，城市關(guān)鍵景觀要素包括不透水面、綠色植被和裸地/空閑地；基于各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例的時(shí)間序列，生成各城市關(guān)鍵景觀要素的面積比例的時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線；基于預(yù)設(shè)時(shí)序檢測(cè)算法，對(duì)時(shí)間序列動(dòng)態(tài)曲線進(jìn)行趨勢(shì)、斷點(diǎn)和峰谷分析，提取特征信息；基于多要素交互的特征信息和預(yù)設(shè)判斷準(zhǔn)則，確定城市更新的時(shí)空分布范圍和所屬更新階段。如此，提供一種大范圍、高精度的城市更新時(shí)空分布及全過(guò)程定量識(shí)別的技術(shù)方法，從而提升城市更新發(fā)展過(guò)程識(shí)別的精度，實(shí)現(xiàn)大尺度城市更新全過(guò)程連續(xù)監(jiān)測(cè)。