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,从而测定所述地区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: <mrow> <msub> <mi>k</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>Δref</mi> <mi>Δλ</mi> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>ref</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mi>ref</mi> </mrow> <mrow> <msubsup> <mi>λ</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>′</mo> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>λ</mi> <mi>n</mi> <mo>′</mo> </msubsup> </mrow> </mfrac> </mrow>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: <mrow> <msubsup> <mi>λ</mi> <mi>n</mi> <mo>′</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>λ</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>min</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>λ</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>max</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>λ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>min</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>λ</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>其中,λn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,λn、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Ki=(ki(1,2),ki(2,3),...,ki(n,n+1))T,T2时刻的斜率向量是kj=(kj(1,2),kk(2,3),...,kj(,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: <mrow> <msub> <mi>d</mi> <mi>K</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mn>5</mn> </munderover> <mo>|</mo> <mi>Δ</mi> <msub> <mi>k</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msub> <mo>|</mo> <mo>=</mo> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mn>5</mn> </munderover> <mo>|</mo> <msub> <mi>k</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>k</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msub> <mo>|</mo> <mo>=</mo> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mn>5</mn> </munderover> <mo>|</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>ref</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>ref</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <msubsup> <mi>λ</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>′</mo> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>λ</mi> <mi>n</mi> <mo>′</mo> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>red</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>ref</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <msubsup> <mi>λ</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>′</mo> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>λ</mi> <mi>n</mi> <mo>′</mo> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>|</mo> </mrow> <mrow> <mo>=</mo> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mn>5</mn> </munderover> <mo>|</mo> <mfrac> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>ref</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>ref</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>ref</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>ref</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msubsup> <mi>λ</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>′</mo> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>λ</mi> <mi>n</mi> <mo>′</mo> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>|</mo> </mrow>其中,refi,n+1和refi,n是T1时刻第n+1波段和第n波段的反射率,refj,n+1和refj,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λn+1和λn;dK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dK,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。 |