[发明专利]一种基于多尺度特征融合的自然保护地人类活动变化检测方法

说明书

本发明提出了一种基于多尺度特征融合的自然保护地人类活动变化检测方法，可以服务于自然保护地人类活动监管业务，提高自然保护地人类活动变化监测业务的工作效率，降低工作成本。本发明的检测方法主要包括数据挑选、数据预处理、主成分分析、影像分割、光谱变化向量构建、光谱变化度度量、后处理七个步骤，进而提取出最终的变化对象。本发明的检测方法由于工作效率的提升，可以更及时的发现自然保护地内存在的人类活动，实现对人类活动的早发现，早处理，以更好地守护好自然保护地，保障国家生态环境安全。

技术领域

本发明属于对地监测和生态环境保护技术领域，涉及的是一种基于多尺度特征融合的自然保护地人类活动变化的检测方法。

背景技术

遥感变化检测是根据对同一物体或现象的不同时间的观测来确定其不同的处理过程。遥感影像变化检测是利用不同时期覆盖同一地表区域的多源遥感影像和相关地理空间数据，结合相应地物特性和遥感成像机理，确定和分析该地域地物的变化，包括地物位置、范围的变化和地物信息、状态的变化。其目的是找出感兴趣的变化信息，滤除作为干扰因素的不相干的变化信息。遥感变化检测技术涉及地理科学、统计学和计算机科学等多学科交叉技术，已成为遥感技术最重要的关键技术之一，是目前遥感领域的研究热点。

目前，针对遥感变化检测已经提出了大量的方法，包括代数法、变化法、分类法、高级模型法等传统方法以及深度学习等新方法。但是，尽管目前遥感变化检测的方法很多，达百余种，但是许多学者对变化检测方法和技术进行了综述，普遍认为：

1、遥感变化检测是一个复杂的综合处理过程，现有的检测方法没有哪一种是最优的，能够适合所有的应用场景，而且自动化程度低。基于遥感影像的变化检测过程是复杂的，涉及影像预处理、阈值分割、特征提取、影像分割及分类等环节。现有的算法在各个环节中还不能实现智能化处理，并且每个环节都可能会造成检测误差。目前多数算法仅针对特定的数据或应用领域，没有通用的遥感影像变化检测算法，而且自动化程度低。

2、目前的遥感变化检测方法，还普遍存在以下几个问题：

(1)大都是只利用了像元、邻域、对象(斑块)等其中一种尺度上的特征进行变化检测分析，未能综合发挥光谱在像元、邻域、对象(斑块)、场景等多种尺度上的特征。

(2)大都对两期影像之间的配准精度有较高的要求，尤其是基于像元级的变化检测类方法。

(3)大都对两期影像之间的成像条件的一致性要求较高，比如传感器、成像时间、成像光照条件等。

(4)大都专长于或发挥了某一种方法，缺乏多种方法和策略综合融合的集大成者的方法，比如要不侧重于光谱代数、要不侧重于光谱变化，要不侧重于分类，未能发挥多种方法的优势。

3、在自然保护地人类活动变化遥感监测领域，相关自动检测技术方法的研究较少，行业应用方面目前主要依靠人工解译。

本发明正是紧密围绕当前自然保护地人类活动监管业务领域的迫切需求，针对当前自然保护地人类活动变化自动监测技术缺乏、现有的其它各领域遥感自动变化检测技术存在的未能充分利用遥感影像多尺度特征、未能综合多种技术方法优势等问题，基于自然保护地及其人类活动的特征(人类活动变化幅度相对较小，一旦变化容易与周边背景形成比较强烈对比度等)，综合利用了时序遥感影像上基于像元、邻域、对象(斑块)、场景等多种尺度的特征，并结合变换法、代数法以及面向对象等多重变化监测方法，建立了一种基于多尺度特征融合的自然保护地人类活动变化监测方法。

发明内容

本发明提出一种基于多尺度特征融合的自然保护地人类活动变化检测方法，能够高效、精准的实现自然保护地人类活动变化的遥感快速识别与提取，以及时发现自然保护地内人类活动的变化，为自然保护地监管提供可靠的技术支撑。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于多尺度特征融合的自然保护地人类活动变化检测方法，包括如下顺序步骤