[发明专利]一种基于Landsat8影像二维特征空间的芦笋种植面积提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Landsat 8影像二维特征空间的芦笋种植面积提取方法，属于卫星遥感农业技术领域。

背景技术

近年来，由于农业产业结构的调整，特色农作物在某些地区有了较大的空间分布。蔬菜是城乡居民生活必不可少的重要农产品，改革开放以来，我国蔬菜产业发展迅速，在保障市场供应、增加农民收入等方面发挥了重要作用。及时准确地了解蔬菜等经济作物的种植面积，对保障农产品的有效供给、加强市场监测预警以及促进蔬菜产业的可持续发展具有重要作用。

遥感技术具有宏观、动态、快速、准确等优势，这决定了遥感技术能快速应用于农业领域。自遥感技术应用以来，国内外研究人员开展了一系列利用遥感技术提取作物种植面积的研究并取得显著进展。芦笋是世界十大名菜之一，芦笋种植产业具有显著的经济效益，研究发明一种芦笋种植面积的遥感提取方法具有重要现实意义。

Landsat 8卫星于2013年2月13日成功发射，目前可以在美国地质调查局网站免费下载数据，Landsat 8卫星按近极点太阳同步轨道绕地球飞行，轨道高度为705km，轨道倾角98.2°，每98.9分钟绕地球一圈，每16天覆盖地球一遍，降交点时间为当地时间上午10时至10时15分，卫星数据下行速率为441Mbps。卫星携带两个主要载荷OLI和TIRS。Landsat8卫星数据很好地延续了Landsat系列卫星的一贯特点，将为遥感应用的持续发展发挥重要作用。Landsat 8的波段范围有所变化，其中尤以近红外和全色波段的波长范围变化最明显，另外，Landsat 8的TIRS有2个热红外波段。

发明内容

术语解释

1、几何校正，是指通过一系列的数学模型来改正和消除遥感影像成像时因摄影材料变形、物镜畸变、大气折光、地球曲率、地球自转、地形起伏等因素导致的原始图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征与在参照系统中的表达要求不一致时产生的变形。

2、辐射校正，在遥感传感器观测目标地物辐射或反射的电磁能量时，从传感器得到的测量值与目标地物的光谱辐射亮度是不一致的，传感器的光电系统特征、太阳高度、地形及大气条件等都会引起光谱亮度的失真，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程成为辐射 校正。

针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于Landsat 8影像二维特征空间的芦笋种植面积提取方法；

本发明所用数据为新一代陆地卫星Landsat 8遥感影像数据，使用Landsat 8数据的热红外波段以及多光谱的绿波段、红外波段、近红外波段和中红外波段。

本发明的技术方案为：

一种基于Landsat 8影像二维特征空间的芦笋种植面积提取方法，具体步骤包括：

(1)获取数据

获取芦笋种植区域的相关数据，芦笋种植区域的相关数据包括：芦笋种植区域经纬度、芦笋种植区域地表覆盖类型、芦笋种植区域地形、芦笋种植区域耕地参数；选取Landsat 8卫星数据作为芦笋种植区域遥感影像；

现有的遥感数据源有很多，例如，环境小卫星HJ数据、资源三号卫星数据、高分一号数据、MODIS数据、Landsat 8卫星数据等。不同的遥感数据具有不同的空间、时间分辨率，数据质量、获取途径有差异。

Landsat 8卫星数据在美国地质调查局网站免费下载，Landsat 8卫星数据包含11个波段信息，光谱分辨率高；Landsat 8卫星数据空间分辨率为30米，全色波段的空间分辨率可达15米，具有较高的空间分辨率，Landsat 8卫星数据符合芦笋遥感提取的时间需求，数据质量合格，空间分辨率满足提取要求，且可以免费获取，基于以上数据特点选择Landsat 8卫星数据作为数据源。

(2)对步骤(1)获取的芦笋种植区域遥感影像依次进行影像剪裁、几何校正、大气辐射校正处理；

(3)对通过步骤(2)获取的芦笋种植区域遥感影像求取归一化差值植被指数NDVI，进行阈值分割，掩膜去除除芦笋外的其它植被像元，除芦笋外的其它植被像元包括：水体像元、小麦像元及除芦笋、水体、小麦外的其它植被像元；

归一化差值植被指数NDVI是指植被生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子；

植被指数NDVI的计算公式如式(Ⅰ)所示：

NDVI＝(NIR-R)/(NIR+R)(Ⅰ)

式(Ⅰ)中，NIR表示Landsat 8卫星第5波段即近红外波段的反射率；R表示Landsat 8卫星第4波段即可见光红波段的反射率；