基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，包括：居民地提取模块、建筑高度确定模块、格网划分模块、格网空间计算模块和人口密度确定模块。本申请通过将目标区域划分为多个格网，以格网为单位分别计算人口密度，从而能够计算出目标区域内更加具体的人口密度分布情况，相较于现有技术更加精确；另外，本申请基于遥感数据可准确的确定目标区域内的居民地区域，从而可以以居民地为参照更加准确的确定人口密度的分布情况；进一步的，本申请根据遥感数据计算建筑物的高度，从空间角度建立居民居住空间与人口密度的关联，从而能够体现出不同高度建筑物的人口密度差异，进而能够更加精确的确定人口密度的分布情况。

【技术实现步骤摘要】
基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统
本专利技术涉及人口密度分析
，具体涉及一种基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统。
技术介绍
人口密度是单位面积土地上居住的人口数，它是表示区域人口的密集程度的指标，可以用来衡量一个区域的经济发展水平和城市建设水平等，也可以为国家和地方的宏观调控、城市发展规划提供数据支撑，另外，精准的人口密度分布数据有助于企事业单位和创业者其做出合理的选址、产业布局等决策。目前，人口密度一般是以行政区划为计算单位的，比如某一县市的人口总数除以面积即作为该县市的人口密度，精度很差，人口在该县市内具体一些的分布情况是不可知的。综上，目前迫切需要一种精度更高的人口密度分析系统。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，以提高人口密度计算的精准度，为国家和地方的宏观调控、城市发展规划提供数据支撑，以及为企事业单位和创业者的选址和产业布局提供数据支持。本专利技术提供的一种基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，包括：居民地提取模块、建筑高度确定模块、格网划分模块、格网空间计算模块和人口密度确定模块；其中，所述居民地提取模块，用于根据目标区域对应的第一遥感数据提取出所述目标区域中包含的居民地区域；所述建筑高度确定模块，用于根据第二遥感数据确定所述居民地提取模块提取的居民地区域中各建筑物的高度；所述格网划分模块，用于将所述目标区域划分为多个格网；所述格网空间计算模块，用于分别根据各格网中居民地区域的面积和建筑物的高度计算各格网对应的居民居住空间；所述人口密度确定模块，用于根据各个所述格网对应的居民居住空间和空间人口系数计算各个所述格网的人口密度，以确定所述目标区域的人口密度分布情况，其中，所述空间人口系数为单位居民居住空间内的人口数量。可选的，所述第一遥感数据包括雷达遥感数据，所述居民地提取模块，包括：雷达数据居民地提取单元，用于基于不同地物类型对雷达信号的反射和散射特性，根据目标区域对应的雷达遥感数据从所述目标区域中提取出居民地区域。可选的，所述第一遥感数据包括多光谱遥感数据，所述居民地提取模块，包括：多光谱数据居民地提取单元，用于基于不同地物类型对不同波段光谱反射率的差异，根据目标区域对应的多光谱遥感数据从所述目标区域中提取出居民地区域。可选的，所述多光谱数据居民地提取单元，包括：地物分类子单元，用于将地物类型划分为蓝顶建筑物、红顶建筑物、水泥顶建筑物、裸地、湖泊、河流、农田和林地；其中，蓝顶建筑物、红顶建筑物、水泥顶建筑属于居民地；地物确定调度子单元，用于根据所述地物分类子单元对地物类型的划分结果，对属于居民地的地物类型，分别调用以下提取指数构建子单元、指数值计算子单元和二值化处理子单元从所述目标区域中提取出属于居民地的地物类型对应的区域，获得居民地区域；提取指数构建子单元，用于根据待提取的地物类型与其他地物类型对不同波段光谱反射率的差异构建能够将该待提取的地物类型与其他地物进行区分的地物提取指数；指数值计算子单元，用于计算所述遥感数据中各像元对应的所述地物提取指数的指数值；二值化处理子单元，用于将各像元的所述地物提取指数的指数值进行二值化处理，并根据二值化结果对所述遥感数据进行分割，提取出该待提取的地物类型对应的区域。可选的，所述第二遥感数据包括合成孔径雷达遥感数据，所述建筑高度确定模块，包括：雷达数据建筑高度确定单元，用于根据所述合成孔径雷达遥感数据，基于后向散射模型、利用合成孔径雷达影像多极化信息计算所述居民地提取模块提取的居民地区域中各建筑物的高度。可选的，所述第二遥感数据包括立体像对遥感数据，所述建筑高度确定模块，包括：立体像对建筑高度确定单元，用于根据所述立体像对遥感数据计算所述居民地提取模块提取的居民地区域中各建筑物的高度。可选的，所述基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，还包括：空间人口系数计算模块，用于根据已经明确居民居住空间和人口数量的多个格网对应的多组样本数据，采用回归算法计算空间人口系数。可选的，所述基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，还包括：人口密度优化模块，用于基于夜间灯光强度与人口密度的对应关系，根据夜间灯光遥感数据对所述人口密度确定模块计算的各个所述格网的人口密度进行优化，以优化所述目标区域的人口密度分布情况。可选的，所述人口密度优化模块，包括：人口密度优化单元，用于根据以下数学算法对各个所述格网的人口密度进行优化：其中，Pi表示优化后获得的第i个格网对应的人口密度，表示所述人口密度确定模块计算获得的第i个格网对应的人口密度；Lj表示第j个格网对应的灯光强度，表示所述目标区域的平均灯光强度；Pl表示单位灯光代表的人口数量；s为调整系数。可选的，所述基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，还包括：人口密度分布图生成模块，用于根据人口密度与不同颜色的映射关系，将各所述格网对应的位置填充与该网格人口密度相应的颜色，以绘制所述目标区域的人口密度分布图。由上述技术方案可知，本专利技术提供的一种基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，包括：居民地提取模块、建筑高度确定模块、格网划分模块、格网空间计算模块和人口密度确定模块。相较于现有技术，本申请提供的所述基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，通过将目标区域划分为多个格网，然后以格网为单位分别计算每个格网内的人口密度，从而能够计算出目标区域内更加具体的人口密度分布情况，相较于现有技术更加精确；另一方面，本申请基于遥感数据可以较为准确的确定目标区域内的居民地区域，从而可以以居民地为参照更加准确的确定人口密度的分布情况；进一步的，本申请通过根据遥感数据计算居民地区域内建筑物的高度，从空间角度建立居民居住空间与人口密度的关联，从而能够体现出不同高度的建筑物的人口密度的差异，进而能够更加精确的确定人口密度的分布情况。综上，基于本申请可以更加精确、准确的确定目标区域内的人口密度分布情况，从而为国家和地方的宏观调控、城市发展规划提供数据支撑，以及为企事业单位和创业者的选址和产业布局提供数据支持。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1示出了本专利技术第一实施例所提供的一种基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统的示意图；图2示出了一种第一遥感数据获取模块的示意图；图3示出了各地物类型对不同波段光谱的反射率的示意图；图4示出了一种基于后向散射模型的建筑物几何模型的示意图；图5示出了本专利技术实施例提供的某一区域的人口密度分布情况效果图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。本专利技术提供一种基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统。下面结合附图对本专利技术的实施例进行说明。图1示出了本专利技术第一实施例所提供的一种基于高分卫星遥感数据结合建筑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，其特征在于，包括：居民地提取模块、建筑高度确定模块、格网划分模块、格网空间计算模块和人口密度确定模块；其中，所述居民地提取模块，用于根据目标区域对应的第一遥感数据提取出所述目标区域中包含的居民地区域；所述建筑高度确定模块，用于根据第二遥感数据确定所述居民地提取模块提取的居民地区域中各建筑物的高度；所述格网划分模块，用于将所述目标区域划分为多个格网；所述格网空间计算模块，用于分别根据各格网中居民地区域的面积和建筑物的高度计算各格网对应的居民居住空间；所述人口密度确定模块，用于根据各个所述格网对应的居民居住空间和空间人口系数计算各个所述格网的人口密度，以确定所述目标区域的人口密度分布情况，其中，所述空间人口系数为单位居民居住空间内的人口数量。

【技术特征摘要】
1.一种基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，其特征在于，包括：居民地提取模块、建筑高度确定模块、格网划分模块、格网空间计算模块和人口密度确定模块；其中，所述居民地提取模块，用于根据目标区域对应的第一遥感数据提取出所述目标区域中包含的居民地区域；所述建筑高度确定模块，用于根据第二遥感数据确定所述居民地提取模块提取的居民地区域中各建筑物的高度；所述格网划分模块，用于将所述目标区域划分为多个格网；所述格网空间计算模块，用于分别根据各格网中居民地区域的面积和建筑物的高度计算各格网对应的居民居住空间；所述人口密度确定模块，用于根据各个所述格网对应的居民居住空间和空间人口系数计算各个所述格网的人口密度，以确定所述目标区域的人口密度分布情况，其中，所述空间人口系数为单位居民居住空间内的人口数量。2.根据权利要求1所述的基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，其特征在于，所述第一遥感数据包括雷达遥感数据，所述居民地提取模块，包括：雷达数据居民地提取单元，用于基于不同地物类型对雷达信号的反射和散射特性，根据目标区域对应的雷达遥感数据从所述目标区域中提取出居民地区域。3.根据权利要求1所述的基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，其特征在于，所述第一遥感数据包括多光谱遥感数据，所述居民地提取模块，包括：多光谱数据居民地提取单元，用于基于不同地物类型对不同波段光谱反射率的差异，根据目标区域对应的多光谱遥感数据从所述目标区域中提取出居民地区域。4.根据权利要求3所述的基于高分卫星遥感数据结合建筑高度的人口密度分析系统，其特征在于，所述多光谱数据居民地提取单元，包括：地物分类子单元，用于将地物类型划分为蓝顶建筑物、红顶建筑物、水泥顶建筑物、裸地、湖泊、河流、农田和林地；其中，蓝顶建筑物、红顶建筑物、水泥顶建筑属于居民地；地物确定调度子单元，用于根据所述地物分类子单元对地物类型的划分结果，对属于居民地的地物类型，分别调用以下提取指数构建子单元、指数值计算子单元和二值化处理子单元从所述目标区域中提取出属于居民地的地物类型对应的区域，获得居民地区域；提取指数构建子单元，用于根据待提取的地物类型与其他地物类型对不同波段光谱反射率的差异构建能够将该待提取的地物类型与其他地物进行区分的地物提取指数；指数值计算子单元，用于计算所述遥感数据中各像元对应的所述地物提取指...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩川，周艺，彭松波，王宇，王铎，
申请(专利权)人：国家地理空间信息中心，
类型：发明
国别省市：北京,11