基于遥感数据断点检测的建筑物建设年代估算方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于遥感数据断点检测的建筑物建设年代估算方法及系统，包括：获取目标建筑物的中分辨率遥感时序数据并利用CCD算法检测所述中分辨率遥感时序数据中每一像元的初检断点；对每一像元，计算每一初检断点在可见光波段的一阶振幅绝对差值与在短波红外波段的截距绝对差值，并对每一初检断点，根据一阶振幅绝对差值和截距绝对差值确定表征建筑物结构变化的目标断点；获取当前目标建筑物的建筑物矢量图，并根据建筑物矢量图中的建筑物矢量框内所有像元的目标断点时间值估算目标建筑物的建设年代。本发明专利技术基于中分辨率遥感时序数据进行断点检测，不仅能够准确的估算建筑物的建设年代，还能够对大范围建筑物的估算建设年代。建设年代。建设年代。

【技术实现步骤摘要】
基于遥感数据断点检测的建筑物建设年代估算方法及系统


[0001]本专利技术涉及遥感图像处理
，特别是涉及一种基于中分辨率(10
‑
60m)遥感长时序数据断点检测的建筑物建设年代估算方法及系统。

技术介绍

[0002]建筑物的建设年份(或者楼龄)是建筑物最重要的属性参数之一，其对于评估建筑能耗、与建筑承灾脆弱性具有重要意义。但是在世界各地，建筑物建设年代资料长期以来没有得到很好的记录与汇总，使得该数据在很多地区存在缺失。因此，部分研究开始尝试采用地理信息数据估算建筑物的建设年代。例如，Tooke et al(2014)利用激光雷达数据与随机森林算法估计建筑物建设年代Li et al.(2018)与Zeppelzaueret al.(2018)则通过深度学习技术解译街景照片或实地照片估算建筑物建设年代。但是，这些方法本质上是通过挖掘建筑物形态与建设年代的关系来估算建筑物楼龄，是一种间接的估算方法。建筑物形态与建设年代的关系在不同地区可能存在巨大差异，现有的这些方法不能准确的估算出建筑物的建设年代，同时现有方法所需的实地影像或激光雷达数据在很多地区也非常缺乏，导致还不能用以完成大区域的建筑物建设年代估算。因此，本专利技术提出了一种基于中分辨率(10
‑
60m)遥感长时序数据断点检测的建筑物建设年代估算方法及系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于遥感数据断点检测的建筑物建设年代估算方法及系统，通过分析中分辨率(10
‑
60m)遥感长时序数据得出时序数据中的时序断点，并结合目标建筑物矢量图准确的确定目标建筑物的建设年代估算值。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种基于遥感数据断点检测的建筑物建设年代估算方法，包括：
[0006]获取目标建筑物的中分辨率遥感时序数据并利用CCD算法检测所述中分辨率遥感时序数据中每一像元的初检断点；所述中分辨率遥感时序数据指分辨率为10
‑
60m的遥感时序数据；
[0007]对每一所述像元，计算每一所述初检断点在可见光波段的一阶振幅绝对差值与在短波红外波段的截距绝对差值，并对每一所述初检断点，根据所述一阶振幅绝对差值和所述截距绝对差值确定表征建筑物结构变化的目标断点；
[0008]获取当前所述目标建筑物的建筑物矢量图，并根据所述建筑物矢量图中的建筑物矢量框内所有所述像元的目标断点时间值估算所述目标建筑物的建设年代。
[0009]可选的，所述利用CCD算法检测所述中分辨率遥感时序数据中每一像元的初检断点，具体包括：
[0010]对每一所述像元，获取所述中分辨率遥感时序数据中第一时间段内的遥感数据并进行数据拟合，得到谐波函数；
[0011]根据所述谐波函数计算所述第一时间段内的每一观测时间点对应的拟合反射率
值；
[0012]根据所述拟合反射率值和实际反射率值确认每一所述观测时间点是否为潜在断点；
[0013]当存在连续的预设个数的所述观测时间点均为所述潜在断点，则认定当前连续所述潜在断点的序列中第一个潜在断点为初检断点；并在确认当前所述初检断点后，重新选取一第二时间段并令所述第二时间段为所述第一时间段，返回步骤“获取所述中分辨率遥感时序数据中第一时间段内的遥感数据并进行数据拟合”；所述第二时间段为所述第一时间段之后的时间段；
[0014]当所述第一时间段内未检测出所述初检断点，则对所述第一时间段进行时间段的扩充得到第三时间段，令所述第三时间段为所述第一时间段，并返回步骤“获取所述中分辨率遥感时序数据中第一时间段内的遥感数据并进行数据拟合，得到谐波函数”，直至当前所述第一时间段内检测到所述初检断点。
[0015]可选的，所述谐波函数的表达式为：
[0016][0017]其中，表示表示第x天第i波段的观测反射率数值；x代表观测时间点；i表示遥感影像波段编号；T表示一年的天数；则表示第x天第i波段的拟合反射率数值；系数a
0,i
，a
1,i
，a
2,i
，b
1,i
，b
2,i
，c
i
表示谐波函数的拟合系数。
[0018]可选的，所述根据所述拟合反射率值和实际反射率值确认每一所述观测时间点是否为潜在断点，具体包括：
[0019]计算所述拟合反射率值和所述实际反射率值的差值；
[0020]计算第i波段拟合的谐波函数的均方根误差；
[0021]根据所述差值和所述均方根误差确认所述观测时间点是否为所述潜在断点。
[0022]可选的，确认所述观测时间点是否为所述潜在断点采用的公式为：
[0023][0024]其中，k表示遥感影像波段总数；ρ(i，x)表示第x天第i波段的实际反射率数值；RMSE
i
表示第i波段拟合的谐波函数的均方根误差。
[0025]可选的，所述计算每一所述初检断点在可见光波段的一阶振幅绝对差值与在短波红外波段的截距绝对差值，具体包括：
[0026][0027]其中，a
1，i1
(j+)和b
1，i1
(j+)分别表示第j个初检断点所在时间段的前一时间段对应的谐波函数在可见光波段i1的一阶谐波项拟合系数；a
1，i1
(j
‑
)和b
1，i1
(j
‑
)分别表示第j个初检断点所在时间段的后一时间段对应的谐波函数在可见光波段i1的一阶谐波项拟合系数；ΔA
i
是表示在可见光波段i1，第j个初检断点所在时间段的前一时间段和后一时间段对应
的的一阶振幅绝对差值；a
0，swir
(j+)表示第j个初检断点所在时间段的前一时间段中短波红外波段谐波函数的截距项拟合系数；a
0，swir
(j
‑
)表示第j个初检断点所在时间段的后一时间段中短波红外波段谐波函数的截距项拟合系数；ΔI
swir
表示短波红外波段的截距绝对差值。
[0028]可选的，所述对每一所述初检断点，根据所述一阶振幅绝对差值和所述截距绝对差值确定表征建筑物结构变化的目标断点，具体包括：
[0029]对每一所述初检断点，根据所述一阶振幅绝对差值和所述截距绝对差值确定表征建筑物结构变化的所有备选断点；
[0030]将所有所述备选断点沿时间先后排序并获取时间上最靠后的所述备选断点为所述目标断点。
[0031]可选的，所述根据所述一阶振幅绝对差值和所述截距绝对差值确定表征建筑物结构变化的所有备选断点，具体包括：
[0032]对每一所述初检断点计算所述一阶振幅绝对差值的均值；
[0033]当所述均值大于第一阈值和/或所述截距绝对差值大于第二阈值，则当前所述初检断点为所述备选断点。
[0034]可选的，所述根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于遥感数据断点检测的建筑物建设年代估算方法，其特征在于，包括：获取目标建筑物的中分辨率遥感时序数据并利用CCD算法检测所述中分辨率遥感时序数据中每一像元的初检断点；所述中分辨率遥感时序数据指分辨率为10
‑
60m的遥感时序数据；对每一所述像元，计算每一所述初检断点在可见光波段的一阶振幅绝对差值与在短波红外波段的截距绝对差值，并对每一所述初检断点，根据所述一阶振幅绝对差值和所述截距绝对差值确定表征建筑物结构变化的目标断点；获取当前所述目标建筑物的建筑物矢量图，并根据所述建筑物矢量图中的建筑物矢量框内所有所述像元的目标断点时间值估算所述目标建筑物的建设年代。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用CCD算法检测所述中分辨率遥感时序数据中每一像元的初检断点，具体包括：对每一所述像元，获取所述中分辨率遥感时序数据中第一时间段内的遥感数据并进行数据拟合，得到谐波函数；根据所述谐波函数计算所述第一时间段内的每一观测时间点对应的拟合反射率值；根据所述拟合反射率值和实际反射率值确认每一所述观测时间点是否为潜在断点；当存在连续的预设个数的所述观测时间点均为所述潜在断点，则认定当前连续所述潜在断点的序列中第一个所述潜在断点为初检断点；并在确认当前所述初检断点后，重新选取一第二时间段并令所述第二时间段为所述第一时间段，返回步骤“获取所述中分辨率遥感时序数据中第一时间段内的遥感数据并进行数据拟合”；所述第二时间段为所述第一时间段之后的时间段；当所述第一时间段内未检测出所述初检断点，则对所述第一时间段进行时间段的扩充得到第三时间段，令所述第三时间段为所述第一时间段，并返回步骤“获取所述中分辨率遥感时序数据中第一时间段内的遥感数据并进行数据拟合，得到谐波函数”，直至当前所述第一时间段内检测到所述初检断点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述谐波函数的表达式为：其中，表示表示第x天第i波段的观测反射率数值；x代表观测时间点；i表示遥感影像波段编号；T表示一年的天数；则表示第x天第i波段的拟合反射率数值；系数a
0,i
，a
1,i
，a
2,i
，b
1,i
，b
2,i
，c
i
表示谐波函数的拟合系数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述拟合反射率值和实际反射率值确认每一所述观测时间点是否为潜在断点，具体包括：计算所述拟合反射率值和所述实际反射率值的差值；计算第i波段拟合的谐波函数的均方根误差；根据所述差值和所述均方根误差确认所述观测时间点是否为所述潜在断点。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确认所述观测时间点是否为所述潜在断点采用的公式为：
其中，k表示遥感影像波段总数；ρ(i，x)表示第x天第i波段的实际反射率数值；RMSE
i
表示第i波段拟合的谐波函数的均方根误差。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算每一所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈学泓，臧运泽，曹鑫，陈志芬，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：