[发明专利]土壤侵蚀最优空间尺度选择模型及其计算方法

权利要求书

1.一种土壤侵蚀最优空间尺度选择模型的计算方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)对采集影像数据进行数据预处理，获得多尺度下的土壤侵蚀强度等级图；

2)计算每个尺度t下的土壤侵蚀强度等级图的数据冗余度，即求解尺度t下在四个方向的信息熵，取平均值，对所有尺度下的信息熵值进行归一化，得到尺度t下的归一化信息熵值E_t；

3)计算每个尺度t下的土壤侵蚀强度等级图的分形维数，求解在尺度t下土壤侵蚀强度等级图的分形维数与在最小尺度下土壤侵蚀强度等级图的分形维数的相似度，对所有尺度下的分形维数相似度进行归一化，得到尺度t下的归一化分形维数相似度值S_t；

4)根据最优空间尺度选择模型OSSM_t＝W(E)E_t+W(S)S_t，t为尺度，取值为图像原始空间分辨率的整数倍；OSSM_t为尺度t下的模型计算值；W(E)为信息熵的权重；W(S)为分形维数相似度的权重；求解在OSSM_t达到最大值是所对应的尺度t，得到最优空间尺度。

2.根据权利要求1所述的土壤侵蚀最优空间尺度选择模型的计算方法，其特征在于：所述步骤2)中尺度t下的归一化信息熵值E_t的计算方法为：

其中，H_t为尺度t下图像的信息熵值；max(H)和min(H)分别为所有尺度下信息熵值中的最大值和最小值。

3.根据权利要求1所述的土壤侵蚀最优空间尺度选择模型的计算方法，其特征在于：所述信息熵H的计算方法为：

其中，a,b,m,n＝0,1,2,…,h是像元对的灰度值，h为最高灰度值，p(m,n,d,θ)为像元对(m,n)出现的概率，d为两像元间的步长，θ为像元对(m,n)间的方向。

4.根据权利要求1所述的土壤侵蚀最优空间尺度选择模型的计算方法，其特征在于：所述步骤3)中归一化分形维数相似度值S_t的计算方法为：

其中，sim_t尺度t下图像的分形维数相似度；max(sim)和min(sim)分别为所有尺度下分形维数相似度中的最大值和最小值。

5.根据权利要求4所述的土壤侵蚀最优空间尺度选择模型的计算方法，其特征在于：所述分形维数相似度sim的计算方法为

其中，sim(A,B)在尺度t下土壤侵蚀强度等级图的分形维数与在最小尺度下土壤侵蚀强度等级图的分形维数的相似度；AWMFD(A),AWMFD(B)分别表示在尺度t下和在最小尺度下土壤侵蚀强度等级图的分形维数，max(AWMFD(A),AWMFD(B))为AWMFD(A)，AWMFD(B)两者中的较大值。

6.根据权利要求3所述的土壤侵蚀最优空间尺度选择模型的计算方法，其特征在于：所述像元对(m,n)出现的概率p(m,n,d,θ)的计算方法为

P(m,n,d,θ)像元对(m,n)出现的频度；P(a,b,d,θ)像元对(a,b)出现的频度。

7.根据权利要求5所述的土壤侵蚀最优空间尺度选择模型的计算方法，其特征在于：所述分形维数AWMFD的计算方法为：

其中，peri_ij指斑块的周长；area_ij指斑块面积；i和j分别指第i类斑块类型的第j个斑块；l和g分别指斑块类型数量和某种类型中斑块数量。