耕地变化检测方法、装置、电子设备和存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法、装置、电子设备和存储介质，所述方法包括：基于用于模拟耕地物候时序轨迹的数学模型和第一时期内的耕地物候时序数据集，获取第一时期的耕地物候时序轨迹，其中，所述数学模型包括表征耕地年内双峰或多峰分布的多阶谐波及表征耕地年际周期性变化趋势的趋势项；根据所述第一时期的耕地物候时序轨迹预测得到第二时期的耕地物候时序预测轨迹；根据所述第二时期的耕地物候时序预测轨迹及第二时期的耕地物候时序实测轨迹，确定耕地变化信息，并基于所述第二时期的耕地物候时序实测轨迹确定耕地变化类型。通过上述方法，可以确定耕地的变化信息和变化类型，实现对耕地的动态监测。

【技术实现步骤摘要】
耕地变化检测方法、装置、电子设备和存储介质
本申请涉及遥感识别领域，具体而言，涉及一种基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法、装置、电子设备和存储介质。
技术介绍
耕地是粮食安全的载体，是人类社会生存和发展的战略资源。在当前世界人口持续增加、人均耕地占有量减少、粮食安全面临巨大挑战的背景下，精细刻画耕地分布空间格局，准确掌握耕地时空变化规律具有重要意义。耕地相较于森林、城镇而言，不仅在光谱特征上具有更复杂的异质性，且在时序变化上具有更强的动态性。传统变化检测方法主要是基于两期或少数几景影像的变化检测，无法获得详细的耕地变化信息，从而难以实现耕地的动态监测。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法、装置、电子设备和存储介质，用以解决无法获得详细的耕地变化信息，从而难以实现耕地的动态监测的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法，包括：基于用于模拟耕地物候时序轨迹的数学模型和第一时期内的耕地物候时序数据集，获取第一时期的耕地物候时序轨迹，其中，所述数学模型包括表征耕地年内双峰或多峰分布的多阶谐波及表征耕地年际周期性变化趋势的趋势项；根据所述第一时期的耕地物候时序轨迹预测得到第二时期的耕地物候时序预测轨迹；根据所述第二时期的耕地物候时序预测轨迹及第二时期的耕地物候时序实测轨迹，确定耕地变化信息，并基于所述第二时期的耕地物候时序实测轨迹确定耕地变化类型。通过使用模拟耕地物候时序轨迹的数学模型，将陆地卫星采集的大量历史遥感数据拟合成物候时序轨迹。其中，数学模型包括表征耕地年内双峰或多峰分布的多阶谐波及表征耕地年际周期性变化趋势的趋势项，使得拟合成的物候时序轨迹更接近实际物候时序轨迹。随着新影像的获取，将基于新影像数据拟合的物候时序轨迹与预测的耕地物候时序轨迹进行对比，及时准确地提取耕地变化信息，并对耕地时空变化进行分析，确定变化信息和变化类型，实现耕地的动态监测。在可选的实施方式中，在基于用于模拟耕地物候时序轨迹的数学模型和第一时期内的耕地物候时序数据集，获取第一时期的耕地物候时序轨迹之前，所述方法还包括：分析耕地物候在年内和年际上的变化特征；根据所述变化特征构建所述多阶谐波以及设置所述趋势项，得到所述数学模型。针对耕地物候年内呈现双峰或多峰分布、年际具有周期性变化的特点，通过构建包括多阶谐波和趋势项的数学模型描述耕地物候序列轨迹，使得拟合出的耕地物候序列轨迹精确度更高，更贴近实际轨迹。在可选的实施方式中，所述基于用于模拟耕地物候时序轨迹的数学模型和第一时期内的耕地物候时序数据集，获取第一时期的耕地物候时序轨迹，包括：利用Levenberg-Marquardt优化算法确定所述数学模型的模型系数；根据误差平方和、决定系数以及均方根误差对所述数学模型进行精度检验。构建完数学模型后，通过采用Levenberg-Marquardt优化算法确定模型系数并对模型精度进行评价，将带有最大误差值的观测点去除，重新拟合剩余观测值，确保了最终得到的耕地物候时序轨迹具有较高的精确度。在可选的实施方式中，所述根据所述第二时期的耕地物候时序预测轨迹及第二时期的耕地物候时序实测轨迹，确定耕地变化信息，包括：计算所述第二时期的耕地物候时序预测轨迹与所述第二时期的耕地物候时序实测轨迹之间的变化强度；根据所述变化强度和变化阈值，确定所述耕地变化信息。通过计算变化强度，并结合变化阈值，可以准确判断出耕地是否发生变化，在发生变化时，还能准确确定发生变化的时间点，实现了对耕地的变化检测以及动态监测。在可选的实施方式中，在根据所述变化强度和变化阈值，确定所述耕地变化信息之前，所述方法还包括：根据双窗口步长搜索法和变化强度影像确定所述变化阈值。通过双窗口步长搜索法和变化强度影像确定所述变化阈值，能准确判断耕地是否发生改变，去除伪变化的影响。在可选的实施方式中，所述基于所述第二时期的耕地物候时序实测轨迹确定耕地变化类型，包括：提取所述第二时期的耕地物候时序实测轨迹的模型系数向量；将所述第二时期的耕地物候时序实测轨迹的模型系数向量与地类模型系数向量规律库进行对比，确定所述耕地变化类型。在可选的实施方式中，在所述将所述第二时期的耕地物候时序实测轨迹的模型系数向量与地类模型系数向量规律库进行对比，确定所述耕地变化类型之前，所述方法还包括：建立所述地类模型系数向量规律库。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于物候时序轨迹的耕地变化检测装置，包括：获取模块，用于基于用于模拟耕地物候时序轨迹的数学模型和第一时期内的耕地物候时序数据集，获取第一时期的耕地物候时序轨迹，其中，所述数学模型包括表征耕地年内双峰或多峰分布的多阶谐波及表征耕地年际周期性变化趋势的趋势项；预测模块，用于根据所述第一时期的耕地物候时序轨迹预测得到第二时期的耕地物候时序预测轨迹；确定模块，用于根据所述第二时期的耕地物候时序预测轨迹及第二时期的耕地物候时序实测轨迹，确定耕地变化信息，并基于所述第二时期的耕地物候时序实测轨迹确定耕地变化类型。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如前述实施方式任一项所述的基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被计算机运行时，使所述计算机执行如前述实施方式任一项所述的基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例提供的一种基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法的研究思路示意图；图2为本申请实施例提供的一种基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法的流程图；图3为本申请实施例提供的一种第二时期的耕地物候时序预测轨迹及实测轨迹的轨迹对比图；图4为本申请实施例提供的一种确定变化阈值的流程图；图5为本申请实施例提供的一种“岛状”典型变化区域图；图6为本申请实施例提供的一种基于物候时序轨迹的耕地变化检测装置的结构示意图；图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。图标：600-耕地变化检测装置；610-获取模块；620-预测模块；630-确定模块；700-电子设备；701-存储器；702-处理器。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法，其特征在于，包括：/n基于用于模拟耕地物候时序轨迹的数学模型和第一时期内的耕地物候时序数据集，获取第一时期的耕地物候时序轨迹，其中，所述数学模型包括表征耕地年内双峰或多峰分布的多阶谐波及表征耕地年际周期性变化趋势的趋势项；/n根据所述第一时期的耕地物候时序轨迹预测得到第二时期的耕地物候时序预测轨迹；/n根据所述第二时期的耕地物候时序预测轨迹及第二时期的耕地物候时序实测轨迹，确定耕地变化信息，并基于所述第二时期的耕地物候时序实测轨迹确定耕地变化类型。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法，其特征在于，包括：
基于用于模拟耕地物候时序轨迹的数学模型和第一时期内的耕地物候时序数据集，获取第一时期的耕地物候时序轨迹，其中，所述数学模型包括表征耕地年内双峰或多峰分布的多阶谐波及表征耕地年际周期性变化趋势的趋势项；
根据所述第一时期的耕地物候时序轨迹预测得到第二时期的耕地物候时序预测轨迹；
根据所述第二时期的耕地物候时序预测轨迹及第二时期的耕地物候时序实测轨迹，确定耕地变化信息，并基于所述第二时期的耕地物候时序实测轨迹确定耕地变化类型。


2.根据权利要求1所述的基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法，其特征在于，在基于用于模拟耕地物候时序轨迹的数学模型和第一时期内的耕地物候时序数据集，获取第一时期的耕地物候时序轨迹之前，所述方法还包括：
分析耕地物候在年内和年际上的变化特征；
根据所述变化特征构建所述多阶谐波以及设置所述趋势项，得到所述数学模型。


3.根据权利要求1所述的基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法，其特征在于，所述基于用于模拟耕地物候时序轨迹的数学模型和第一时期内的耕地物候时序数据集，获取第一时期的耕地物候时序轨迹，包括：
利用Levenberg–Marquardt优化算法确定所述数学模型的模型系数；
根据误差平方和、决定系数以及均方根误差对所述数学模型进行精度检验。


4.根据权利要求1所述的基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法，其特征在于，所述根据所述第二时期的耕地物候时序预测轨迹及第二时期的耕地物候时序实测轨迹，确定耕地变化信息，包括：
计算所述第二时期的耕地物候时序预测轨迹与所述第二时期的耕地物候时序实测轨迹之间的变化强度；
根据所述变化强度和变化阈值，确定所述耕地变化信息。


5.根据权利要求4所述的基于物候时序轨迹的耕地变化检测方法，其特征在于，在根据所述变化强度和变化阈值，确定所述耕地变化信息之前，所述方法还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家阁，张宏伟，赵文智，彭舒，
申请(专利权)人：国家基础地理信息中心，
类型：发明
国别省市：北京;11