一种基于年龄特征的香榧种植面积计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于年龄特征的香榧种植面积计算方法及装置，根据香榧不同年龄段具备的不同生理特征，将香榧整体划分为成年林与幼年林两类，分别进行提取后合并，得到香榧整体分布情况。针对成年林，利用亚米级高分辨率影像做底图进行标注，利用深度学习图像识别框架进行识别；针对幼年林，利用哨兵多光谱数据结合植被覆盖度作为基础数据，使用随机森林方法提取幼林，并利用田块全年间峰值植被指数极高的特点移除误分的田块。最后合并得香榧种植图斑，并在阿尔玻斯等积投影下统计像素点数量，结合空间分辨率信息和坡度信息得到香榧种植面积，得到与统计数据接近的香榧种植面积而非投影面积，对研究香榧种植分布，指导香榧生产有重要意义。产有重要意义。产有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于年龄特征的香榧种植面积计算方法及装置


[0001]本专利技术涉及遥感变化监测领域，尤其涉及一种基于年龄特征的香榧种植面积计算方法及装置。

技术介绍

[0002]现有技术中有对农业农作物的检测方法，主要为通过对区域内存在的农作物及其对应的种植子区域进行统计，并统计各种农作物对应各种植子区域在各历史年限的单位面积年产量和农作物果实综合品质系数，进而统计各种农作物对应各种植子区域的平均单位面积年产量和农作物果实平均综合品质系数，以此对各种农作物对应的各种植子区域进行排序，从而根据排序结果分析得出各种农作物对应的适宜种植子区域，实现了对区域农作物种植状况的监测分析，为区域管理人员根据各种农作物对应的适宜种植子区域进行农作物种植区域调整提供参考依据。
[0003]还有现有技术中对大豆种植区域的提取算法，主要为对遥感影像数据 Sentinel
‑
2进行预处理，从预处理后的遥感影像数据中选取对提取大豆有利的 G个波段；计算归一化植被指数和归一化水指数，Sentinel
‑
2数据中包含G+2 个数据；利用GEE平台提供某一年的USDA进行预处理；利用包含G+2个数据的 Sentinel
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2数据和预处理后的USDA进行训练集和测试集的构建；将训练集输入三种分类器中进行训练，将测试集输入训练后的分类器中进行分类，根据分类结果得到大豆种植区域。用于解决遥感数据量巨大导致算法效率低、耗时久的问题以及单一算法提取大豆精度不够的问题。
[0004]香榧林的快速扩张引起了一系列的环境问题，急需准确获取香榧种植的时空分布信息。然而由于香榧林复杂的景观特征，目前还没有合适的方法提取香榧林的分布信息。香榧林的冠层特征和地表覆盖特征存在较大差异。一种为高大乔木，树冠面积较大，分布不规整；另一种多为矮小灌木，单株树形小，分布十分规整，林下可分有草覆盖和无草覆盖两个子类，林分整体盖度较低。目前仅有少数研究开展了香榧遥感信息提取，有基于IKONOS高分辨率卫星影像的，也有结合光谱信息、植被指数、纹理信息，并利用面向对象多尺度分割最近邻法分类或利用决策树多尺度分类的。此类研究多用于获取局部尺度香榧老林的分布信息，并未反映大面积扩增的香榧幼林分布信息，而且所采用的分类方法仍是传统覆盖所有地类的分类方法，并非专门针对香榧这一树种的专题信息提取。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供的一种基于年龄特征的香榧种植面积计算方法，旨在解决提取香榧林地信息提取不全，错分漏分较多的问题；同时解决由提取的香榧图斑计算面积时与种植面积偏差较大的状况。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]获取待识别的遥感多光谱数据和香榧老林的栅格图层，所述遥感多光谱数据用于识别香榧幼林；
[0008]利用随机森林算法对所述遥感多光谱数据进行初步筛选，得到所述遥感多光谱数据的第一筛选结果；
[0009]先后计算所述遥感多光谱数据的归一化植被指数和植被覆盖度，并结合所述第一筛选结果进行叠置分析得到所述遥感多光谱数的第二筛选结果；
[0010]根据所述第二筛选结果和所述香榧老林的栅格图层计算香榧的种植面积。
[0011]作为优选，所述利用随机森林算法对所述遥感多光谱数据进行初步筛选，得到所述遥感多光谱数据的第一筛选结果具体包括：
[0012]利用随机森林算法筛选所述遥感多光谱数据中云量小于一定阈值的时序数据并进行中值合成作为随机森林分类底图；
[0013]设定随机森林算法的参数，并在所述随机森林分类底图中标记出香榧幼林，训练生成训练器；
[0014]利用所述训练器将所述随机森林分类底图进行二分类，得到第一筛选结果。
[0015]作为优选，所述先后计算所述遥感多光谱数据的归一化植被指数和植被覆盖度，并结合所述第一筛选结果进行叠置分析得到所述遥感多光谱数的第二筛选结果，包括：
[0016]先后计算所述遥感多光谱数据的归一化植被指数和植被覆盖度，计算公式为：
[0017]NDVI＝(NIR
‑
RED)/(NIR+RED)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)；
[0018]FVC＝(NDVI
‑
NDVImin)/(NDVImax
‑
NDVImin)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)；
[0019]其中，NDVI为归一化植被指数值，NIR为近红外波段，RED为红光波段，FVC为植被覆盖度，NDVImin为纯裸土的归一化植被指数值，NDVImax为高植被覆盖度的归一化植被指数值；
[0020]选取所述遥感多光谱数据中所述归一化植被指数值和所述植被覆盖度小于预设阈值的图层，并与所述第一筛选结果进行叠置分析，取交集得到第二筛选结果。
[0021]作为优选，所述根据所述第二筛选结果和所述香榧老林的栅格图层计算香榧的种植面积，包括：
[0022]利用栅格计算器将所述第二筛选结果和所述香榧老林的栅格图层叠置分析，得到香榧林空间分布栅格成果；
[0023]根据阿尔玻斯等积投影法统计所述香榧林空间分布栅格成果中像素点数量，结合空间分辨率信息和坡度信息得到香榧种植面积。
[0024]一种基于年龄特征的香榧种植面积计算方法装置，包括：
[0025]获取模块：用于获取待识别的遥感多光谱数据和香榧老林的栅格图层，所述遥感多光谱数据用于识别香榧幼林；
[0026]第一筛选模块：用于利用随机森林算法对所述遥感多光谱数据进行初步筛选，得到所述遥感多光谱数据的第一筛选结果；
[0027]第二筛选模块：用于先后计算所述遥感多光谱数据的归一化植被指数和植被覆盖度，并结合所述第一筛选结果进行叠置分析得到所述遥感多光谱数的第二筛选结果；
[0028]计算模块：用于根据所述第二筛选结果和所述香榧老林的栅格图层计算香榧的种植面积。
[0029]作为优选，所述第一筛选模块包括：
[0030]地图生成单元：用于利用随机森林算法筛选所述遥感多光谱数据中云量小于一定
阈值的时序数据并进行中值合成作为随机森林分类底图；
[0031]训练单元：用于设定随机森林算法的参数，并在所述随机森林分类底图中标记出香榧幼林，训练生成训练器；
[0032]分类单元：用于利用所述训练器将所述随机森林分类底图进行二分类，得到第一筛选结果。
[0033]作为优选，所述第二筛选模块包括：
[0034]计算子单元：用于先后计算所述遥感多光谱数据的归一化植被指数和植被覆盖度，计算公式为：
[0035]NDVI＝(NIR
‑
RED)/(NIR+RED)
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(1)；
[0036]FVC＝(NDVI
‑
NDVImin)/(NDVImax
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于年龄特征的香榧种植面积计算方法，其特征在于，所述年龄特征将香榧分为香榧幼林和香榧老林，包括：获取待识别的遥感多光谱数据和香榧老林的栅格图层，所述遥感多光谱数据用于识别香榧幼林；利用随机森林算法对所述遥感多光谱数据进行初步筛选，得到所述遥感多光谱数据的第一筛选结果；先后计算所述遥感多光谱数据的归一化植被指数和植被覆盖度，并结合所述第一筛选结果进行叠置分析得到所述遥感多光谱数的第二筛选结果；根据所述第二筛选结果和所述香榧老林的栅格图层计算香榧的种植面积。2.根据权利要求1所述的一种基于年龄特征的香榧种植面积计算方法，其特征在于，所述利用随机森林算法对所述遥感多光谱数据进行初步筛选，得到所述遥感多光谱数据的第一筛选结果具体包括：利用随机森林算法筛选所述遥感多光谱数据中云量小于一定阈值的时序数据并进行中值合成作为随机森林分类底图；设定随机森林算法的参数，并在所述随机森林分类底图中标记出香榧幼林，训练生成训练器；利用所述训练器将所述随机森林分类底图进行二分类，得到第一筛选结果。3.根据权利要求1所述的一种基于年龄特征的香榧种植面积计算方法，其特征在于，所述先后计算所述遥感多光谱数据的归一化植被指数和植被覆盖度，并结合所述第一筛选结果进行叠置分析得到所述遥感多光谱数的第二筛选结果，包括：先后计算所述遥感多光谱数据的归一化植被指数和植被覆盖度，计算公式为：NDVI＝(NIR
‑
RED)/(NIR+RED)
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(1)；FVC＝(NDVI
‑
NDVImin)/(NDVImax
‑
NDVImin)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)；其中，NDVI为归一化植被指数值，NIR为近红外波段，RED为红光波段，FVC为植被覆盖度，NDVImin为纯裸土的归一化植被指数值，NDVImax为高植被覆盖度的归一化植被指数值；选取所述遥感多光谱数据中所述归一化植被指数值和所述植被覆盖度小于预设阈值的图层，并与所述第一筛选结果进行叠置分析，取交集得到第二筛选结果。4.根据权利要求1所述的一种基于年龄特征的香榧种植面积计算方法，其特征在于，所述根据所述第二筛选结果和所述香榧老林的栅格图层计算香榧的种植面积，包括：利用栅格计算器将所述第二筛选结果和所述香榧老林的栅格图层叠置分析，得到香榧林空间分布栅格成果；统计所述香榧林空间分布栅格成果中像素点数量，结合空间分辨率信息和坡度信息得到香榧种植面积。5.一种基于年龄特征的香榧种植面积计算装置，其特征在于，包括获取模块：用于获取待识别的遥感多光谱数据和香榧老林的栅格图层，所述遥感多光谱数据用于识别香榧幼...

【专利技术属性】
技术研发人员：周祖煜，陈煜人，童小虎，张澎彬，张浩，林波，白博文，莫志敏，李天齐，刘俊，
申请(专利权)人：杭州领见数字农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：