一种基于光谱斜率差异检测地表覆盖变化的方法

摘要

一种基于光谱斜率差异检测地表覆盖变化的方法，所述方法包括如下步骤，A、将同一地点的Landsat图像的六个波段的光谱数据依据波谱连接成五个光谱段，分别针对T1、T2时刻的Landsat图像的每个点位，计算每个光谱段的斜率，B、分别计算T1、T2时刻的Landsat图像的每个点位的各波段的斜率，形成斜率向量，并通过斜率向量的绝对距离计算斜率变化强度，C、根据步骤B中计算出的斜率变化强度计算结果通过设置阈值确定所述Landsat图像中的地表覆盖变化区域和地表覆盖不变区域。本发明所提供的一种基于光谱斜率差异检测地表覆盖变化的方法，解决了传统的变化检测方法很难控制变化检测中内源噪声的影响的问题。

主权项

一种基于光谱斜率差异检测地表覆盖变化的方法，所述方法用于对同一地点的两个不同时刻的Landsat图像进行地表覆盖变化检测，从而测定所述地点发生地表覆盖变化的区域范围，所述两个不同时刻分别为T1、T2时刻，其特征在于，所述方法包括如下步骤，A、将同一地点的Landsat图像的六个波段的光谱数据依据波谱连接成五个光谱段，分别针对所述T1、T2时刻的Landsat图像的每个点位，计算每个光谱段的斜率，光谱段(n,n+1)的斜率计算公式如下：$k_{(n+n+1)}=\frac{\mathrm{\Delta ref}}{\mathrm{\Delta \lambda }}=\frac{{\mathrm{ref}}_{n+1}-{\mathrm{ref}}_n}{{\lambda }_{n+1}^{\prime }-{\lambda }_n^{\prime }}$其中，Δref是波段n+1和波段n的反射率差值，Δλ是波段n+1和波段n的波段长度之差，λ'_n是归一化后无量纲的第n波段波长，λ'_n的计算公式如下：${\lambda }_n^{\prime }=\frac{{\lambda }_n-\min \left(\lambda \right)}{\max \left(\lambda \right)-\min \left(\lambda \right)}$其中，λ_n是第n波段的波长，min(λ)是所述Landsat图像的所有波段中波长的最小值，max(λ)是所述Landsat图像的所有波段中波长的最大值，λ_n、min(λ)、max(λ)的单位均为微米；B、根据步骤A中的斜率计算公式，分别计算所述T1、T2时刻的Landsat图像的每个点位的各波段的斜率，形成斜率向量，T1时刻的斜率向量是K_i＝(k_i(1,2),k_i(2,3),...,k_i(n,n+1))^T，T2时刻的斜率向量是K_j＝(k_j(1，2)，k_j(2，3)，…，k_j(n，n+1))^T，通过斜率向量的绝对距离计算斜率变化强度，计算公式如下：$\begin{array}{c}{d}_K=\underset{n=1}{\overset{5}{\Sigma }}\left|{\mathrm{\Delta k}}_{(n,n+1)}\right|=\underset{n=1}{\overset{5}{\Sigma }}|k_{i(n,n+1)}-k_{j(n,n+1)}|=\underset{n=1}{\overset{5}{\Sigma }}|\frac{{\mathrm{ref}}_{i,n+1}-{\mathrm{ref}}_{i,n}}{{\lambda }_{n+1}^{\prime }-{\lambda }_n^{\prime }}-\frac{{\mathrm{ref}}_{j,n+1}-{\mathrm{ref}}_{j,n}}{{\lambda }_{n+1}^{\prime }-{\lambda }_n^{\prime }}|\\ =\underset{n=1}{\overset{5}{\Sigma }}\left|\frac{({\mathrm{ref}}_{i,n+1}-{\mathrm{ref}}_{j,n+1})-({\mathrm{ref}}_{i,n}-{\mathrm{ref}}_{j,n})}{{\lambda }_{n+1}^{\prime }-{\lambda }_n^{\prime }}\right|\end{array}$其中，ref_i,n+1和ref_i,n是T1时刻第n+1波段和第n波段的反射率，ref_j,n+1和ref_j,n是T2时刻第n+1波段和第n波段的反射率，对应波段的归一化波长分别是λ'_n+1和λ'_n；d_K是两斜率向量的变化强度；C、根据步骤B中计算出的所述T1、T2时刻的Landsat图像的每个点位的斜率变化强度计算结果d_K，通过设置阈值确定所述Landsat图像中的地表覆盖变化区域和地表覆盖不变区域。