[发明专利]基于高分辨率遥感影像和DEM的黄土浅沟自动化提取方法

说明书

本发明公开一种基于高分辨率遥感影像和DEM的黄土浅沟自动化提取方法，首先，通过对浅沟坡面的高分辨率影像进行边缘检测得到浅沟边缘图像；其次，对浅沟坡面的DEM进行流向判断，并进行重新编码，生成流向栅格；再次，根据流向对边缘图像进行定向检测，从边缘图像的每个边缘像元出发，沿流向检测下一个像元是否为边缘像元，若是，则连接并重复上一步的检查，若不是，则检测终止；最后，对上一步结果使用适当的阈值剔除结果中的伪浅沟信息和栅格转线，即得到提取区域的黄土浅沟。本发明提供了自动化的黄土浅沟提取方法，节省了野外调查的人力物力，能为水土保持监测和国土资源调查等提供更丰富、便利的基础数据。

技术领域

本发明属于水土保持和国土资源监测技术，具体涉及一种基于高分辨率遥感影像和DEM的黄土浅沟自动化提取方法。

背景技术

浅沟是黄土高原丘陵沟壑区一种较为常见的微地貌现象。在降雨发生时，由于地形起伏引起坡面径流的汇集而产生股流，随着径流继续汇集，其侵蚀能力加大，沟道侵蚀加重，沟深和沟宽都逐渐扩展发育，形成了细沟、浅沟、切沟、冲沟、干沟及河沟等沟壑纵横的独特地貌形态。黄土浅沟作为细沟发展为切沟的过渡类型，在沟道侵蚀系统中具有特殊意义，其潜在危害极大。它是造成黄土高原水土流失严重的主要原因之一，其分布面积可占到沟间地的35％左右，侵蚀量占坡面侵蚀量的35％～75％。

野外调查和遥感影像目视解译是最传统和最常用的浅沟提取方法。由于黄土地形地貌的复杂性，实地测量获得大范围的浅沟比较困难。用遥感影像目视解译浅沟的特征信息，数据的采集操作复杂且低效，采集的数据精度受人为因素影响大。因此，亟需提出一种准确、快捷、自动的获取浅沟提取方法。

再加上由于浅沟较细长，宽度在0.5米到1米之间，在高分辨率的影像中也只占1-2个像元，属于遥感影像中的微弱信息。因此，准确、快捷、自动化的提取浅沟在技术方面也一直是个难题。

有鉴于以上问题，有必要提出一种黄土浅沟的自动化提取方法。为水土保持监测和国土资源调查等有关部门提供基础数据和决策支持。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于高分辨率遥感影像和DEM的黄土浅沟自动化提取方法，为水土保持监测和国土资源调查等有关部门提供基础数据和决策支持。

技术方案：本发明的一种基于高分辨率遥感影像和DEM的黄土浅沟自动化提取方法，依次包括以下步骤：

(1)获取研究区域的高分辨率遥感影像数据，并利用已有的底图资料裁剪影像，得到浅沟所在的坡面区域图；然后对其进行边缘检测，边缘检测后得到一个像元值由0和1组成的边缘图像，其中1代表检测到的边缘；

(2)对浅沟坡面的数字高程模型DEM进行流向判断得到流向栅格，并对流向进行重新编码使其像元值在1-8之间，分别代表右、右下、下、左下、左、左上、上和右上8个流向方向；其中右是指东方、右下是指东南方向、下是指南方、左下是指西南方向、左是指西方、左上是指西北方向、上是指北方和右上是指东北方向；

(3)对步骤(1)中得到的边缘图像进行定向检测，遍历整个边缘图像矩阵，当目标像元值为0时，跳过该像元；当目标像元值为1时，根据步骤(2)流向栅格中的方向，选择对应的定向检测方式生成候选浅沟栅格；

(4)沿相应定向检测方向对步骤(3)中得到的相邻的候选浅沟像元进行连接和唯一值标识，并记录每一条连接栅格的长度，长度的计算公式为：

式中，L为连接栅格的长度，n为该线段中水平相连或竖直相连的像元的个数；m为该线段中对角相连的像元的个数；d为像元大小；