地表环境变化监测方法、装置、可读存储介质和设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地表环境变化监测方法、装置、可读存储介质和设备，属于遥感技术领域，本发明专利技术获取时序NDVI遥感影像数据和土地利用类型数据；根据土地利用类型数据，获取各土地利用类型的平均NDVI时序曲线；计算NDVI年度时序影像上各像素与各土地利用类型的相似度；设定两个年度上特定地表环境类型转变场景，计算基准年的一类相似度和监测年的另一类相似度之和；对相似度之和结果影像进行阈值分割，将像素值较大的区域提取出来，即可获取特定转化类型的地表环境变化区域。本发明专利技术通过对特定地表环境类型计算相似度，最大程度上突出特定目标特征和变化特征，实现对特定土地变化类型的针对性快速精准提取，为生态环境监管提供技术支撑。支撑。支撑。

【技术实现步骤摘要】
地表环境变化监测方法、装置、可读存储介质和设备


[0001]本专利技术涉及遥感
，特别是指一种地表环境变化监测方法、装置、可读存储介质和设备。

技术介绍

[0002]人类活动往往会造成地表生态环境的变化，尤其是林地砍伐、湖泊围垦、违规开垦与建设等活动对生态环境和全球气候变化造成不利影响。及时准确地获取地表生态环境变化状况，并对异常变化及时作出应对措施，对于生态环境管理部门非常重要。
[0003]目前基于时序遥感影像的变化监测方法已经成为地表环境变化监测的重要手段。但是已有的方法着重于变化监测算子的构建，通常利用同一套变化监测算子将多种变化类型进行综合提取，往往导致部分变化类型被其他伪变化掩盖，难以被精确检测出来。生态环境管理部门往往只关注特定的一种或几种变化类型，如湖泊围垦、生态涵养林破坏等，已有方法在应用中针对性和运行效率上略显不足。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种地表环境变化监测方法、装置、可读存储介质和设备，通过对特定土地利用类型计算相似度，实现对特定土地变化类型的针对性快速精准提取，为生态环境监管提供技术支撑。
[0005]本专利技术提供技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种地表环境变化监测方法，所述方法包括：
[0007]S1：获取研究区基准年和监测年的年度NDVI时序遥感影像，以及基准年的土地利用类型数据；其中，所述年度NDVI时序遥感影像为从基准年/监测年的年初至年末按照一定时间步长间隔获取的多期NDVI影像；
[0008]S2：分别将基准年和监测年的年度NDVI时序遥感影像按照成像时间顺序组合成多波段影像，得到基准年和监测年的NDVI时序影像；
[0009]S3：将基准年的NDVI时序影像与土地利用类型数据进行空间叠加分析，对每一种土地利用类型，分别计算基准年的每一期NDVI影像中该土地利用类型的所有像元的均值，得到一个均值序列，根据所述均值序列拟合得到该土地利用类型的NDVI时序曲线；
[0010]S4：对监测年的NDVI时序影像的每一个像元，根据监测年的每期NDVI影像在该像元的值拟合得到该像元的NDVI时序曲线；对每一种土地利用类型，计算监测年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序曲线与该土地利用类型的NDVI时序曲线的相似度，得到该土地利用类型监测年的相似度影像JCS
i
，其中i为土地利用类型的编号；
[0011]S5：对基准年的NDVI时序影像的每一个像元，根据基准年的每期NDVI影像在该像元的值拟合得到该像元的NDVI时序曲线；对每一种土地利用类型，计算基准年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序曲线与该土地利用类型的NDVI时序曲线的相似度，得到该土地利用类型基准年的相似度影像JZS
i
；
[0012]S6：针对基准年的一种土地利用类型变化为监测年的另一种土地利用类型的监测任务，构建类型变化特征影像Ch
AB
；
[0013]Ch
AB
＝JZS
A
+JCS
B
[0014]其中，A、B为i的取值，A为所述一种土地利用类型的编号，B为所述另一种土地利用类型的编号；
[0015]S7：设置变化阈值T，将类型变化特征影像大于变化阈值T的区域提取出来，得到基准年的一种土地利用类型变化为监测年的另一种土地利用类型的变化区域。
[0016]进一步的，通过如下方法计算监测年/基准年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序曲线与第i种土地利用类型的NDVI时序曲线的相似度S
i
：
[0017]计算监测年/基准年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序曲线与第i种土地利用类型的NDVI时序曲线的Jeffries Matusita距离JM
i
和相关系数R
i
；
[0018]S
i
＝(R
i
‑
JM
i
+3)/4。
[0019]进一步的，所述年度NDVI时序遥感影像为从基准年/监测年的年初至年末按照每8天或每日获取的多期NDVI影像。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种地表环境变化监测装置，所述装置包括：
[0021]数据准备模块，用于获取研究区基准年和监测年的年度NDVI时序遥感影像，以及基准年的土地利用类型数据；其中，所述年度NDVI时序遥感影像为从基准年/监测年的年初至年末按照一定时间步长间隔获取的多期NDVI影像；
[0022]数据预处理模块，用于分别将基准年和监测年的年度NDVI时序遥感影像按照成像时间顺序组合成多波段影像，得到基准年和监测年的NDVI时序影像；
[0023]NDVI时序曲线获取模块，用于将基准年的NDVI时序影像与土地利用类型数据进行空间叠加分析，对每一种土地利用类型，分别计算基准年的每一期NDVI影像中该土地利用类型的所有像元的均值，得到一个均值序列，根据所述均值序列拟合得到该土地利用类型的NDVI时序曲线；
[0024]第一类型相似度影像获取模块，用于对监测年的NDVI时序影像的每一个像元，根据监测年的每期NDVI影像在该像元的值拟合得到该像元的NDVI时序曲线；对每一种土地利用类型，计算监测年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序曲线与该土地利用类型的NDVI时序曲线的相似度，得到该土地利用类型监测年的相似度影像JCS
i
，其中i为土地利用类型的编号；
[0025]第二类型相似度影像获取模块，用于对基准年的NDVI时序影像的每一个像元，根据基准年的每期NDVI影像在该像元的值拟合得到该像元的NDVI时序曲线；对每一种土地利用类型，计算基准年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序曲线与该土地利用类型的NDVI时序曲线的相似度，得到该土地利用类型基准年的相似度影像JZS
i
；
[0026]类型变化特征影像构建模块，用于针对基准年的一种土地利用类型变化为监测年的另一种土地利用类型的监测任务，构建类型变化特征影像Ch
AB
；
[0027]Ch
AB
＝JZS
A
+JCS
B
[0028]其中，A、B为i的取值，A为所述一种土地利用类型的编号，B为所述另一种土地利用类型的编号；
[0029]类型变化区域获取模块，用于设置变化阈值T，将类型变化特征影像大于变化阈值
T的区域提取出来，得到基准年的一种土地利用类型变化为监测年的另一种土地利用类型的变化区域。
[0030]进一步的，通过如下过程计算监测年/基准年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序曲线与第i种土地利用类型的NDVI时序曲线的相似度S
i
：
[0031]计算监测年/基准年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地表环境变化监测方法，其特征在于，所述方法包括：S1：获取研究区基准年和监测年的年度NDVI时序遥感影像，以及基准年的土地利用类型数据；其中，所述年度NDVI时序遥感影像为从基准年/监测年的年初至年末按照一定时间步长间隔获取的多期NDVI影像；S2：分别将基准年和监测年的年度NDVI时序遥感影像按照成像时间顺序组合成多波段影像，得到基准年和监测年的NDVI时序影像；S3：将基准年的NDVI时序影像与土地利用类型数据进行空间叠加分析，对每一种土地利用类型，分别计算基准年的每一期NDVI影像中该土地利用类型的所有像元的均值，得到一个均值序列，根据所述均值序列拟合得到该土地利用类型的NDVI时序曲线；S4：对监测年的NDVI时序影像的每一个像元，根据监测年的每期NDVI影像在该像元的值拟合得到该像元的NDVI时序曲线；对每一种土地利用类型，计算监测年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序曲线与该土地利用类型的NDVI时序曲线的相似度，得到该土地利用类型监测年的相似度影像JCS
i
，其中i为土地利用类型的编号；S5：对基准年的NDVI时序影像的每一个像元，根据基准年的每期NDVI影像在该像元的值拟合得到该像元的NDVI时序曲线；对每一种土地利用类型，计算基准年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序曲线与该土地利用类型的NDVI时序曲线的相似度，得到该土地利用类型基准年的相似度影像JZS
i
；S6：针对基准年的一种土地利用类型变化为监测年的另一种土地利用类型的监测任务，构建类型变化特征影像Ch
AB
；Ch
AB
＝JZS
A
+JCS
B
其中，A、B为i的取值，A为所述一种土地利用类型的编号，B为所述另一种土地利用类型的编号；S7：设置变化阈值T，将类型变化特征影像大于变化阈值T的区域提取出来，得到基准年的一种土地利用类型变化为监测年的另一种土地利用类型的变化区域。2.根据权利要求1所述的地表环境变化监测方法，其特征在于，通过如下方法计算监测年/基准年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序曲线与第i种土地利用类型的NDVI时序曲线的相似度S
i
：计算监测年/基准年的NDVI时序影像的每一个像元的NDVI时序曲线与第i种土地利用类型的NDVI时序曲线的Jeffries Matusita距离JM
i
和相关系数R
i
；S
i
＝(R
i
‑
JM
i
+3)/4。3.根据权利要求2所述的地表环境变化监测方法，其特征在于，所述年度NDVI时序遥感影像为从基准年/监测年的年初至年末按照每8天或每日获取的多期NDVI影像。4.一种地表环境变化监测装置，其特征在于，所述装置包括：数据准备模块，用于获取研究区基准年和监测年的年度NDVI时序遥感影像，以及基准年的土地利用类型数据；其中，所述年度NDVI时序遥感影像为从基准年/监测年的年初至年末按照一定时间步长间隔获取的多期NDVI影像；数据预处理模块，用于分别将基准年和...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷守敬，韩杏杏，乐松，王楠，孟斌，杨一帆，李营，肖如林，王庆涛，周亚明，杨红艳，邵圆圆，赵乾，王东红，徐丹，周子牧，
申请(专利权)人：生态环境部卫星环境应用中心，
类型：发明
国别省市：