城市快速提取方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及遙感對地觀測領(lǐng)域，特別涉及一種城市快速提取方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市化擴(kuò)張對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著重要的影響，及時的掌 握城市化動態(tài)、合理布局城市空間分布動態(tài)，對未來規(guī)劃城市發(fā)展避免東西部發(fā)展差距加 大，具有重大意義。
[0003] 城市用地面積作為評估城市化水平的重要參數(shù)之一，其擴(kuò)張類型由于區(qū)域政治、 經(jīng)濟(jì)、文化、歷史等各種復(fù)雜因素的綜合作用而表現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異。目前城市用地面 積的提取主要存在以下兩種問題：①基于單一可見-近紅外遙感影像提取城市容易受到地 物類型的干擾，通常在裸土和城市的混交區(qū)域，難以有效的區(qū)分出城市區(qū)域，目前城區(qū)提取 方法大多數(shù)以植被豐富的地區(qū)為對象，導(dǎo)致大部分光譜指數(shù)僅適用于在植被覆蓋度高的區(qū) 域。②基于夜晚燈光影像進(jìn)行城市提取，由于燈光溢出問題的存在，容易造成過提取現(xiàn)象， 且溢出問題因燈光光斑大小而異，不易定量獲取城市用地面積。
[0004] 由于現(xiàn)有技術(shù)方案存在上述兩種缺陷，從而會導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)提取出城市區(qū)域準(zhǔn)確 度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本專利針對城市區(qū)域提取分析方法中主要的兩個難題，提出了一種城市快速提取 方法及裝置，適用于從任何地物中快速完成城市區(qū)域的提取，完成了城市與裸土、水體、植 被等地物的快速區(qū)分，也避免了燈光溢出問題的影響，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)提取出城市區(qū) 域準(zhǔn)確度不高的問題。
[0006] 第一方面，本發(fā)明通過實施例提供的一種城市快速提取方法，包括如下步驟：確定 監(jiān)測區(qū)域的歸一化植被指數(shù)NDVI;確定所述監(jiān)測區(qū)域的歸一化夜晚燈光影像OLSnOT;基于 所述歸一化植被指數(shù)和所述歸一化夜晚燈光影像進(jìn)行計算，得到所述監(jiān)測區(qū)域的歸一化差 異城市面積指數(shù)NDCAI;采用閾值法對所述歸一化差異城市面積指數(shù)進(jìn)行城市區(qū)域提取， 以獲取城市提取結(jié)果圖。
[0007] 優(yōu)選的，所述確定監(jiān)測區(qū)域的歸一化植被指數(shù)NDVI，包括：獲取所述監(jiān)測區(qū)域的 多源遙感影像；導(dǎo)出所述多源遙感影像中的近紅外波段和所述多源遙感影像中的紅波段； 將所述多源遙感影像中的近紅外波段和所述多源遙感影像中的紅波段，經(jīng)過如下公式進(jìn)行 計算，得到一年中每天的所述歸一化植被指數(shù)：
【主權(quán)項】
1. 一種城市快速提取方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： 確定監(jiān)測區(qū)域的歸一化植被指數(shù)NDVI; 確定所述監(jiān)測區(qū)域的歸一化夜晚燈光影像化S。。,； 基于所述歸一化植被指數(shù)和所述歸一化夜晚燈光影像進(jìn)行計算，得到所述監(jiān)測區(qū)域的 歸一化差異城市面積指數(shù)NDCAI; 采用闊值法對所述歸一化差異城市面積指數(shù)進(jìn)行城市區(qū)域提取，W獲取城市提取結(jié)果 圖。
2. 如權(quán)利要求1所述的城市快速提取方法，其特征在于，所述確定監(jiān)測區(qū)域的歸一化 植被指數(shù)NDVI，包括； 獲取所述監(jiān)測區(qū)域的多源遙感影像； 導(dǎo)出所述多源遙感影像中的近紅外波段和所述多源遙感影像中的紅波段； 將所述多源遙感影像中的近紅外波段和所述多源遙感影像中的紅波段，經(jīng)過如下公式 進(jìn)行計算，得到一年中每天的所述歸一化植被指數(shù)：
其中，NDVI為所述歸一化植被指數(shù)，NIR表示所述多源遙感影像中的近紅外波段，RED表示所述多源遙感影像中的紅波段； 從一年中全部的所述歸一化植被指數(shù)中確定出平均亮度值最大的一個歸一化植被指 數(shù)NDVImax。
3. 如權(quán)利要求2所述的城市快速提取方法，其特征在于，所述確定所述監(jiān)測區(qū)域的歸 一化夜晚燈光影像化S。。,，包括： 獲取所述監(jiān)測區(qū)域的初始夜晚燈光影像； 對所述初始夜晚燈光影像進(jìn)行相對福射校正處理和去負(fù)值處理，得到預(yù)處理后夜晚燈 光影像； 采用如下公式對所述預(yù)處理后夜晚燈光影像進(jìn)行計算，得到所述歸一化夜晚燈光影像 OLS。化；
其中，OLS表示所述預(yù)處理后夜晚燈光影像的亮度值，化Smi。表示所述預(yù)處理后夜晚燈 光影像的最小值，化5。"表示所述預(yù)處理后夜晚燈光影像的最大值，OLS。。,表示所述歸一化 夜晚燈光影像。
4. 如權(quán)利要求3所述的城市快速提取方法，其特征在于，所述基于所述歸一化植被指 數(shù)和所述歸一化夜晚燈光影像進(jìn)行計算，得到所述監(jiān)測區(qū)域的歸一化差異城市面積指數(shù) NDCAI，具體為； 根據(jù)如下公式進(jìn)行計算，得到所述監(jiān)測區(qū)域的歸一化差異城市面積指數(shù)：
其中，NDCAI為所述歸一化差異城市面積指數(shù)，化S。。,表示所述歸一化夜晚燈光影像， NDVIm"表示所述平均亮度值最大的歸一化植被指數(shù)。
5. 如權(quán)利要求4所述的城市快速提取方法，其特征在于，所述闊值法使用的城市闊值 范圍具體為；(KNDCAI《1，NDCAI表示所述歸一化差異城市面積指數(shù)； 所述采用闊值法對所述歸一化差異城市面積指數(shù)進(jìn)行提取城市區(qū)域，W獲取城市提取 結(jié)果圖，具體包括： 判斷所述歸一化差異城市面積指數(shù)是否大于0 ; 若判斷結(jié)果為是，則確定所述監(jiān)測區(qū)域為一個子城市區(qū)域； 基于所確定出的多個所述子城市區(qū)域形成為所述城市提取結(jié)果圖。
6. -種用于城市快速提取的裝置，其特征在于，包括： 第一確定單元，用于確定監(jiān)測區(qū)域的歸一化植被指數(shù)NDVI; 第二確定單元，用于確定所述監(jiān)測區(qū)域的歸一化夜晚燈光影像化S。。,； 計算單元，用于基于所述歸一化植被指數(shù)和所述歸一化夜晚燈光影像進(jìn)行計算，得到 所述監(jiān)測區(qū)域的歸一化差異城市面積指數(shù)NDCAI; 提取單元，用于采用闊值法對所述歸一化差異城市面積指數(shù)進(jìn)行城市區(qū)域提取，W獲 取城市提取結(jié)果圖。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一確定單元，具體用于： 獲取所述監(jiān)測區(qū)域的多源遙感影像； 導(dǎo)出所述多源遙感影像中的近紅外波段和所述多源遙感影像中的紅波段； 將所述多源遙感影像中的近紅外波段和所述多源遙感影像中的紅波段，經(jīng)過如下公式 進(jìn)行計算，得到一年中每天的所述歸一化植被指數(shù)：
其中，NDVI為所述歸一化植被指數(shù)，NIR表示所述多源遙感影像中的近紅外波段，RED表示所述多源遙感影像中的紅波段； 從一年中全部的所述歸一化植被指數(shù)中確定出平均亮度值最大的一個歸一化植被指 數(shù)NDVImax。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第二確定單元，具體用于： 獲取所述監(jiān)測區(qū)域的初始夜晚燈光影像； 對所述初始夜晚燈光影像進(jìn)行相對福射校正處理和去負(fù)值處理，得到預(yù)處理后夜晚燈 光影像； 采用如下公式對所述預(yù)處理后夜晚燈光影像進(jìn)行計算，得到所述歸一化夜晚燈光影像 OLS?；?；
其中，OLS表示所述預(yù)處理后夜晚燈光影像的亮度值，化Smi。表示所述預(yù)處理后夜晚燈 光影像的最小值，化5。"表示所述預(yù)處理后夜晚燈光影像的最大值，OLS。。,表示所述歸一化 夜晚燈光影像。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述計算單元，具體用于： 根據(jù)如下公式進(jìn)行計算，得到所述監(jiān)測區(qū)域的歸一化差異城市面積指數(shù)：
其中，NDCAI為所述歸一化差異城市面積指數(shù)，化S。。,表示所述歸一化夜晚燈光影像，NDVIm"表示所述平均亮度值最大的歸一化植被指數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述闊值法使用的城市闊值范圍具體為： (KNDCAI《1，NDCAI表示所述歸一化差異城市面積指數(shù)； 所述提取單元，具體用于： 判斷所述歸一化差異城市面積指數(shù)是否大于0 ; 若判斷結(jié)果為是，則確定所述監(jiān)測區(qū)域為一個子城市區(qū)域； 基于所確定出的多個所述子城市區(qū)域形成為所述城市提取結(jié)果圖。
【專利摘要】本發(fā)明涉及遙感對地觀測領(lǐng)域，具體涉及一種城市快速提取方法及裝置，本發(fā)明所公開的城市快速提取方法包括如下步驟：確定監(jiān)測區(qū)域的歸一化植被指數(shù)NDVI；確定監(jiān)測區(qū)域的歸一化夜晚燈光影像OLSnor；基于歸一化植被指數(shù)和歸一化夜晚燈光影像進(jìn)行計算，得到監(jiān)測區(qū)域的歸一化差異城市面積指數(shù)NDCAI；采用閾值法對歸一化差異城市面積指數(shù)進(jìn)行城市區(qū)域提取，以獲取城市提取結(jié)果圖。從而本發(fā)明通過所構(gòu)建的歸一化差異城市面積指數(shù)NDCAI解決了現(xiàn)有技術(shù)提取出城市區(qū)域準(zhǔn)確度不高的技術(shù)問題，進(jìn)而實現(xiàn)了能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確、快速的對城市區(qū)域進(jìn)行提取。
【IPC分類】G06K9-46
【公開號】CN104850853
【申請?zhí)枴緾N201510295718
【發(fā)明人】楊曉楠, 田玉剛, 徐韻, 吳蔚
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年6月2日