基于残差分区的水深遥感探测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于残差分区的水深遥感探测方法，包括：选取影像中多个用于拟合水深反演模型参数的水深点，建立全局水深反演模型，水深点包括控制点；计算控制点水深残差，基于水深残差空间分布确立阈值，选取水深点形成水深样本集；基于所述水深样本集的样本点信息进行区域分割；根据分割的区域划分控制点，利用每个区域的控制点分别建立分区水深反演模型，并利用分区水深反演模型进行水深探测。本发明专利技术提出的基于残差分区的水深遥感探测方法，根据全局模型控制点水深残差的空间分布规律间接实现图像分割，可以极大的减弱残差区间跨度，提高反演精度。

Remote Sensing Detection Method of Water Depth Based on Residual Region

【技术实现步骤摘要】
基于残差分区的水深遥感探测方法
本专利技术涉及卫星遥感水深探测
，具体涉及一种基于残差分区的水深遥感探测方法。
技术介绍
水深是海洋地形地貌的基本要素，对于海上交通运输、海岛海岸带管理规划、海洋资源开发和海洋工程建设等具有重要意义。光学水深遥感探测技术可以经济、有效地实现浅海水深宏观动态观测，具有很好的应用价值。基于水体辐射传输理论，建立水深值与光谱反射率的函数关系可以实现水深反演。但是，海底底质、水质往往具有非均一性，不同底质类型、水色要素对离水辐射量的影响存在差异，直接影响水深探测的精度，而同一底质或水质的局部水环境具有一定的空间稳定性，因此对研究区进行分区有望提高反演精度。目前零星发展了几种底质分区方法：根据底质的光谱特征建立底质光谱编码法则(党福星等，2001)，利用底质的光谱编码值进行底质分类，从而实现分区水深反演。但这种方法必须要有先验知识预先确定底质类型的数量，不然没法建立光谱编码法则。学者Manessa(Manessaetal,2014)基于不同底质对影像灰度影响不同，提出一种代表不同底质的水深不变指数Y,将其作为分类的输入利用最大似然法进行底部分类。这种分类方法的关键是必须要进行精细的大气辐射校正和几何校正，且必须预先确定有几种底部类型，即必须要依赖先验知识为前提，在一定程度上对分区水深反演带来限制。目前常规的底部类型确立大多是基于实测(比如视频、相片)，耗费大量的人力物力。因此，在没有先验知识来确定底质类型或底质类型解译不全的情况下，如何进行分区水深反演很有必要，且随着遥感影像数据的时空分辨率的大幅提高，为水深反演研究提供有力的数据支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有水深探测方法存在的耗费人力物力、探测精度低的缺陷，提供一种反演精度高的基于残差分区的水深遥感探测方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。为了实现该目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于残差分区的水深遥感探测方法，包括如下步骤：选取影像中多个用于拟合水深反演模型参数的水深点，建立全局水深反演模型，其中，所述水深点包括控制点；计算控制点水深残差，基于水深残差空间分布确立阈值，选取水深点形成水深样本集；基于所述水深样本集的样本点信息进行区域分割；根据分割的区域划分控制点，基于每个区域的控制点分别建立分区水深反演模型，以通过所述分区水深反演模型进行分区水深探测。可选地，基于所述水深样本集的样本点信息进行区域分割包括：基于所述水深样本集的样本点信息训练支持向量机的SVC分类器至设定精度，建立分类模型，根据所述分类模型对所述图像进行区域分割。可选地，建立全局水深反演模型的方法包括：以多调节因子的对数波段比值模型作为基础模型，对控制点信息进行非线性回归，拟合全局模型的水深模型参数，建立所述全局水深反演模型。可选地，用最小二乘原理拟合全局模型的水深模型参数。可选地，在选取所述水深点之前，首先对所述影像进行预处理，所述预处理包括辐射校正、几何校正、低通滤波、水陆分离和潮汐校正。可选地，区域分割的方法包括：遍历整个研究区，判断其所属类别，划分为多个子区域。可选地，进行子区域划分后，将分割超平面写成ArcGIS可读的polyline形式。可选地，所述水深点还包括检查点，所述探测方法还包括如下步骤：利用检查点计算反演精度，根据所述反演精度进行精度评价并判断是否需要调整所述分区反演模型参数。可选地，进行反演精度评价的评价指标包括平均绝对误差、平均相对误差。本专利技术提出的基于残差分区的水深遥感探测方法，不需要先验知识确定底质来分区，是根据全局模型控制点水深残差的空间分布规律间接实现图像分割，可以极大的减弱残差区间跨度，提高反演精度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出基于残差分区的水深遥感探测方法的流程示意图；图2示出全局检查点水深的测量值与反演值；图3示出分区检查点水深的测量值与反演值；图4示出A区检查点水深的测量值与反演值；图5示出B区检查点水深的测量值与反演值；图6示出全水深段精度评估；图7示出平均绝对误差的精度评估曲线；图8示出平均相对误差的精度评估曲线。具体实施方式以下描述和附图充分地示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本专利技术的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“专利技术”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的专利技术，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个专利技术或专利技术构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法、产品等而言，由于其与实施例公开的方法部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。下面结合附图对本专利技术提供的基于残差分区的水深遥感探测方法进一步详细的说明。参考图1，本专利技术提供的基于残差分区的水深遥感探测方法包括：在步骤S110中，选取影像中多个用于拟合水深反演模型参数的水深点，建立全局水深反演模型，其中，所述水深点包括控制点；在步骤S120中，计算控制点水深残差，基于水深残差空间分布确立阈值，选取水深点形成水深样本集；在步骤S130中，基于所述水深样本集的样本点信息进行区域分割；在步骤S140中，根据分割的区域划分控制点，利用每个区域的控制点分别建立分区水深反演模型，并利用分区水深反演模型进行水深探测。上述方案中，基于水深残差分区的水深光学卫星遥感探测方法，根据全局模型控制点水深残差的空间分布规律间接实现图像分割，在各个分区内分别进行水深反演，不需要先验知识确定底质来分区，可以极大的减弱残差的区间跨度，提高反演精度。上述方案中，基于所述水深样本集的样本点信息进行区域分割包括：基于所述水深样本集的样本点信息训练SVC分类器至设定精度，建立分类模型，进行区域分割。采用支持向量机的SVC(Sup本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于残差分区的水深遥感探测方法，其特征在于，包括：选取影像中多个用于拟合水深反演模型参数的水深点，建立全局水深反演模型，其中，所述水深点包括控制点；计算控制点水深残差，基于水深残差空间分布确立阈值，选取水深点形成水深样本集；基于所述水深样本集的样本点信息进行区域分割；根据分割的区域划分控制点，基于每个区域的控制点分别建立分区水深反演模型，以通过所述分区水深反演模型进行分区水深探测。

【技术特征摘要】
1.一种基于残差分区的水深遥感探测方法，其特征在于，包括：选取影像中多个用于拟合水深反演模型参数的水深点，建立全局水深反演模型，其中，所述水深点包括控制点；计算控制点水深残差，基于水深残差空间分布确立阈值，选取水深点形成水深样本集；基于所述水深样本集的样本点信息进行区域分割；根据分割的区域划分控制点，基于每个区域的控制点分别建立分区水深反演模型，以通过所述分区水深反演模型进行分区水深探测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述水深样本集的样本点信息进行区域分割包括：基于所述水深样本集的样本点信息训练支持向量机的SVC分类器至设定精度，建立分类模型，根据所述分类模型对所述图像进行区域分割。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立全局水深反演模型的方法包括：以多调节因子的对数波段比值模型作为基础模型，对控制点信息进行非线性回归，拟合全局模型的水深模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈安娜，马毅，张靖宇，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37