专利名称：基于Landsat数据源的珊瑚岛礁遥感信息自动提取方法
技术领域：
本发明涉及一种遥感影像珊瑚岛礁自动提取方法，特别是涉及一种采用分阶段逐 层次分解的方式建立了珊瑚岛礁遥感信息提取方法。
背景技术：
珊瑚礁是生物多样性最高、最具生态价值的海洋生态系统，具有极高的经济价值、 药用价值、旅游价值和科研价值。全面、快速、动态地开展珊瑚岛礁调查是一项非常重要的 基础工作。传统的实地测量方法不仅费时费力，而且无法获得大范围的观测数据，特别是我 国南海诸岛由于地理位置及国际形势的原因，开展实地调查尤为困难。遥感技术作为大范 围的、实时的全球观测技术，是调查和监测大范围珊瑚礁状况的一种有效手段，通过运用不 同类型的传感器，能够完成珊瑚礁群落分类、珊瑚礁群落变化监测、珊瑚礁白化监测、珊瑚 礁水深测量等任务。目前，珊瑚岛礁遥感信息提取主要是借助目视解译方法和监督分类两 种方式，而要满足大范围珊瑚岛礁动态监测的需求，遥感信息提取方法的自动化程度尚有 待提高。
潘春梅等人于2002年在期刊《国土资源遥感》总第52期中发表“南沙群岛岛礁地 形地貌TM影像特征分析” 一文，具体根据南沙海区的地形地貌特征，利用Landsat卫星TM 遥感图像，对不同的珊瑚礁、珊瑚沙发育状况和岛礁的地质特征与生态特征进行了分析，研 究了水下礁、滩的物质组份、发育程度及TM影像特征，选择TM4、TM2、TM1波段图像组合，提 出了岛礁分类方法，然而该方法仅仅提出理论参考和经验方法，难以正在实现全自动化岛 礁提取处理。王小龙等于2005年在期刊《海洋科学进展》23卷第4期发表“基于光学遥感 的海岛潮间带和湿地信息提取——以东沙岛(礁)为例”论文，利用多源卫星遥感数据和东 沙岛水深地形图，结合东沙岛潮汐调和常数，确定潮间带和湿地的范围，用于提取潮间带和 湿地的面积，该方法从一定角度上解决了岛礁边界划分以及分类的问题，然而，该方法仍然 是基于人工的方法，无法实现大范围大数据量下的岛礁自动提取。栗敏光等于2010年在期 刊《国土资源遥感》总第83期中发表“多源多时相遥感数据面向对象海岛识别方法探讨”论 文，针对目视解译方法的不足，采用面向对象的自动分类方法实施海岛专题信息提�。⒍� 多源多级遥感图像数据和多时相高分辨率光学图像数据，分别采取了不同的小目标识别与 伪信息剔除策略，然而，论文仅仅提出一个探索性方法，以较小的实验区进行初步的实验， 还无法真正应用于大范围下的珊瑚岛礁调查。
总体而言，珊瑚岛礁遥感调查还处于探索阶段，以利用TM、ETM+, SPOT等卫星遥感 影像的手工、目视解译珊瑚岛礁为主。遥感影像处理过程中，以常规的商业化通用软件为 主要工具手段，而具体珊瑚岛礁解译的算法精度、速度、质量及自动化程度还缺少相应的研 究，研究工作还处于较低水平的重复劳动阶段，珊瑚岛礁遥感识别有待改善。发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的是提供基于Landsat数据源的珊瑚岛礁遥感信息自动提取方法，快 速有效地提取出陆地植被、灰沙/建筑、海藻/海草、浅水珊瑚、深水珊瑚5种珊瑚岛礁覆盖 类型及开放水体背景信息。
2.本发明的技术方案如下
原理首先对遥感影像进行正规化处理，减小不同时相、不同轨道的遥感影像数据 的光谱特征差异，正规化处理包括辐射定标和基于图像的遥感影像大气校正。然后对正规 化处理后的影像进行Mean Shift空间滤波，以减轻条带和椒盐噪声。对影像第5波段进行 直方图阈值分割，区分非高潮高地和高潮高地；对于高潮高地，利用NDVI进行直方图阈值 分割，区分陆地植被和灰沙/建筑；对于非高潮高地，利用影像第3波段进行直方图阈值分 割，区分低潮高地和非干出质底；对于低潮高地，利用NDVI进行直方图阈值分割，区分海藻 /海草和浅水珊瑚；对于非干出质底，利用影像第1波段进行直方图阈值分割，区分深水珊 瑚和开放水体。直方图阈值分割采用OTSU方法。
基于Landsat数据源的珊瑚岛礁遥感信息自动提取方法，包括以下步骤
步骤1 对原始遥感影像进行辐射定标，将DN值转为辐射亮度值，定标公式为L =DNXgain+bias，增益系数gain和偏移量bias采用美国地质调查局(United States Geological Survey，简称USGS)提供的同期参数；
步骤2 对定标后的遥感影像进行大气校正，将辐射亮度值转化为地表反射率，校 正公式为
权利要求
1. 一种基于Landsat数据源的珊瑚岛礁遥感信息自动提取方法，包括以下步骤步骤1 对原始遥感影像进行辐射定标，将DN值转为辐射亮度值，定标公式为L = DNXgain+bias，增益系数gain和偏移量bias采用USGS提供的同期参数；步骤2 对步骤1中定标后的遥感影像进行大气校正，将辐射亮度值转化为地表反射 率，校正公式为
全文摘要
本发明公开了基于Landsat数据源的珊瑚岛礁遥感信息自动提取方法，属于遥感影像地物自动提取领域。其步骤为遥感影像辐射定标；基于图像的遥感影像大气校正；对遥感影像进行MeanShift滤波，消除条带和椒盐噪声；对影像第5波段进行直方图阈值分割，区分非高潮高地和高潮高地；对于高潮高地区分陆地植被和灰沙/建筑；对于非高潮高地，区分低潮高地和非干出质底；对于低潮高地区分海藻/海草和浅水珊瑚；对于非干出质底区分深水珊瑚和开放水体。本发明能够分阶段逐层次分解地提取出陆地植被、灰沙/建筑、海藻/海草、浅水珊瑚、深水珊瑚5种珊瑚岛礁覆盖类型及开放水体背景信息，实验表明，本发明提取精度较高，能够有效改善珊瑚岛礁遥感调查与监测的效率。
文档编号G01C11/04GK102032903SQ20101056750
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者刘成明, 刘永学, 张昱, 李满春, 李 真, 江冲亚, 程亮, 黄秋昊 申请人:南京大学
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