一種基于閾值提取和模糊評(píng)價(jià)的草炭土遙感識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種通過遙感衛(wèi)片提取和模糊評(píng)價(jià)的草炭土遙感識(shí)別方法，尤其是判 定某個(gè)區(qū)域是否有草炭土分布及其分布范圍。
【背景技術(shù)】：
[0002] 草炭土是一種由地表沼澤環(huán)境的植物遺體，經(jīng)過氧化和部分分解作用，堆積形成 的特殊腐殖質(zhì)土壤。由于草炭土具有高壓縮性、高含水率、高孔隙比等特殊性質(zhì)，對(duì)工程與 環(huán)境都有重大影響。
[0003] 徐燕等對(duì)草炭土地基的沉降變形特征，徐燕，季凍區(qū)草炭土工程地質(zhì)特性及變形 沉降研宄，吉林大學(xué)，2008,草炭土的結(jié)構(gòu)特性，呂巖，吉林省東部地區(qū)草炭土的結(jié)構(gòu)特性與 模型研宄，吉林大學(xué)，2012,都曾有過詳細(xì)研宄。但是對(duì)于草炭土的分布卻少有研宄，佴磊 等，中國(guó)主要草炭土的形成環(huán)境及分布特征，吉林大學(xué)學(xué)報(bào)，2012曾根據(jù)草炭土的形成條件 和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)草炭土的大致分布，但是仍不能全面準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)草炭土的分布區(qū)域。因此草炭 土的遙感識(shí)別仍是十分必要的，具體體現(xiàn)在：
[0004] (1)草炭土識(shí)別的現(xiàn)實(shí)意義：一方面，草炭土具有不良的工程地質(zhì)性質(zhì)，隨著科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展，公路鐵路穿越草炭土不可避免；另一方面，草炭土沼澤是濕地的重要組成部 分，草炭土的識(shí)別，同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)安全效益和環(huán)境生態(tài)效益。
[0005] (2)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的局限性：經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查難以系統(tǒng)全面的建立完善 的草炭土分布模式；同時(shí)，由于草炭土沼澤的特殊性，有些區(qū)域難以現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證；從遙感的角 度，建立系統(tǒng)性的識(shí)別模式，是一種有效而簡(jiǎn)便的方法。
[0006] 遙感影像是物體對(duì)不同光譜的反射情況的綜合體現(xiàn)，每個(gè)遙感影像都可以看成一 個(gè)多維矩陣，矩陣的每一個(gè)元素都是某一個(gè)點(diǎn)對(duì)某一種光譜的反射率的定量描述。根據(jù)不 同物體對(duì)光的敏感性不同，建立象元光譜值域和物體之間的映射關(guān)系。
[0007] 閾值分割法是遙感識(shí)別的一種基本方法。閾值分割常用于云檢測(cè)（ShuangLiu等， AutomaticCloudDetectionforAll-SkyImagesUsingSuperpixelSegmentation； IEEEGEOSCIENCEANDREMOTESENSINGLETTERS，VOL12,NO. 2,FEBRUARY2015)、道路識(shí) 另丨J(Guo-baoXu等，AnOptimalizingThresholdSegmentationAlgorithmforRoad ImagesBasedonMathematicalMorphology,IntelligentInformationTechnology Application，2009;ThirdInternationalSymposiumonVolume:2 ；D01:10. 1109/ IITA. 2009. 310 ;2009，Page(s) :518-521Citedby:Papers(5))以及植被識(shí)別（Yaowen Xie等，Theapplicationofthresholdmethodsforimagesegmentationinoasis vegetationextraction，Geoinformatics，201018thInternationalConference， 2010,Page(s) : 1-4)等相關(guān)方面。通過確定草炭土對(duì)某種光譜的反射率的范圍，設(shè)定其上下 閾值，是草炭土識(shí)別的基礎(chǔ)。但是僅僅通過閾值法是無(wú)法精確提取出草炭土區(qū)域的，其原因 主要在于：草炭土是埋藏于地下的土壤，遙感衛(wèi)片反應(yīng)的是地表的土壤植被，二者之間有著 一定的聯(lián)系，而且，草炭土賦存條件其實(shí)是個(gè)混合體，積水和植被都是草炭土存在的必要條 件，另外，沼澤草炭土和森林草炭土也有著一定的區(qū)別，因此，在草炭土識(shí)別中，除了相應(yīng)的 遙感識(shí)別方法，對(duì)草炭土的形成，賦存環(huán)境及其相關(guān)遙感特性也及其重要。
[0008] 考慮到草炭土植被和積水的混合體，與非草炭土的沼澤，草炭土退化形成的農(nóng)田 等地形地貌，都難免存在異物同譜的情況，因此，草炭土的識(shí)別是具有不確定性的，這也是 其難點(diǎn)所在。模糊評(píng)價(jià)是解決此類問題的一種比較有效的方法。模糊評(píng)價(jià)在環(huán)境監(jiān)測(cè)，謝 峰等，用模糊評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)土壤重金屬污染程度，貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005,滑坡監(jiān)測(cè)，周勇，湘西 高速公路滑坡監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)研宄，中南大學(xué)，2012等方面都有應(yīng)用，其關(guān)鍵 在于模糊數(shù)學(xué)把絕對(duì)的"是與否"轉(zhuǎn)化為[0，1]區(qū)間的模糊隸屬度，而對(duì)于草炭土而言，這 不僅僅能夠解決草炭土識(shí)別中的異物同譜的難題，也從物理意義上吻合了草炭土的演化過 程。
[0009] 模糊數(shù)學(xué)需要確定因素集，和評(píng)語(yǔ)集，進(jìn)而建立二者的聯(lián)系。對(duì)于草炭土識(shí)別而 言，因素集可綜合體現(xiàn)成為對(duì)不同光譜的敏感程度，評(píng)語(yǔ)集即為該區(qū)最可能的地貌，因此， 關(guān)鍵在于建立二者的聯(lián)系。通過已知的草炭土及其相關(guān)地貌的遙感特征，可以將問題轉(zhuǎn)化 為數(shù)學(xué)求解問題，建立相應(yīng)的權(quán)函數(shù)和不同光譜對(duì)應(yīng)的權(quán)系數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0010] 本發(fā)明的目的是是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過已知草炭土的光譜特征， 以谷歌遙感衛(wèi)星照片為數(shù)據(jù)源，對(duì)草炭土可能分布區(qū)域進(jìn)行識(shí)別和判斷的一種基于閾值提 取和模糊評(píng)價(jià)的草炭土遙感識(shí)別方法。
[0011] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0012] 一種基于閾值提取和模糊評(píng)價(jià)的草炭土遙感識(shí)別方法，先把草炭土按照其光譜特 征分為沼澤草炭土和林下草炭土，并將已知的草炭土區(qū)域和易混淆的分草炭土區(qū)域的遙感 圖片統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)存；然后根據(jù)草炭土的形成機(jī)制定性找到草炭土的可能分布區(qū)域，并以圖片格 式保存，作為待判別區(qū)域；再通過統(tǒng)計(jì)的已知草炭土的光譜特征，對(duì)草炭土閾值分布正態(tài)擬 合，按照90%可信度確定草炭土的絕對(duì)閾值，并對(duì)定性找到的草炭土可能區(qū)域進(jìn)行閾值提 ?。蛔詈笠肽：u(píng)價(jià)，以已知的沼澤草炭土，林下草炭土和兩個(gè)容易混淆的地貌（可以從 山峰，農(nóng)田，湖泊等已知地貌進(jìn)行選擇）建立評(píng)語(yǔ)集，從R，G，B三種光譜，對(duì)判別區(qū)域的每一 個(gè)像元進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)，求得不同光譜對(duì)草炭土的識(shí)別效果，并作為其權(quán)重，得到每個(gè)像元對(duì) 不同地貌的隸屬度，并按照最高隸屬度原則判斷草炭土區(qū)域，給出草炭土的分布范圍。
[0013] 一種基于閾值提取和模糊評(píng)價(jià)的草炭土遙感識(shí)別方法，包括以下步驟：
[0014] a、已知遙感數(shù)據(jù)處理：將已知草炭土區(qū)域以及草炭土易混區(qū)域以圖片的格式（僅 限jpg、*,bmp、和*.tif三種中的任意一種）存儲(chǔ)，包括沼澤草炭土，林下草炭土，以及至 少兩個(gè)易混區(qū)域，要求每一個(gè)遙感圖片的