[发明专利]一种基于改进VANUI指数的城市建成区提取方法

说明书

本发明涉及一种基于改进VANUI指数的城市建成区提取方法。首先获取区域内MODIS遥感数据和类NPP‑VIIRS夜间灯光数据，进行几何校正、辐射定标和裁剪，对预处理之后的夜间灯光数据进行去噪处理，对MODIS数据计算植被指数、水体指数和不透水面指数，利用植被指数和夜间灯光数据计算植被覆盖校正的城市夜光指数，结合水体指数和不透水面指数和城市建成区具有负相关性的关系，进一步得到改进的城市夜间灯光指数，然后利用突变检测的方法设定建成区和非建成区的阈值，最终得到建成区的提取结果，从而建立了一种基于改进VANUI指数的城市建成区提取方法。本发明鲁棒性强，可以应对因夜间灯光数据在水体和植被区域出现灯光亮度溢出的现象，提高了城市建成区提取的准确性。

技术领域

本发明涉及遥感信息处理领域，具体的涉及一种基于改进VANUI指数的城市建成区提取方法。

背景技术

随着遥感技术的不断发展，地物提取逐渐成为了遥感技术发展的重要趋势，地物的提取的方法层出不同，随着夜间灯光数据的出现，也为遥感地区提取提供了新的途径，由于夜间灯光值只表示灰度值，信息量较少，且只反映夜间地表灯光情况，因此主要作用于城市区域，城市的快速发展也，需要我们及时准确的获取大尺度多时相建成区变化信息；目前获取建成区数据的方法包括经验阈值法、突变检测法、统计数据比较法和较高分辨率影像数据空间比较法。因此我们同时结合水体指数和不透水面指数，通过改进计算传统植被覆盖校正的城市夜光指数VANUI，通过突变检测的方法对城市建成区进行提取；术语解释：

MODIS数据：中分辨率成像光谱仪数据，全称为MODerate resolution Imagingpectroradiometer.

植被指数：植被指数是表征植被生长状态以及空间分布密度的因子。常见的植被指数有NDVI。NDVI为归一化植被指数，全称为Normalized Difference Vegetation Index.

不透水面指数：BCI指数是一种能够反映建筑用地的摇杆指数。

水体指数：LSWI遥感影像的特定波段进行归一化差值处理，以凸显影像中的水体信息。

夜间灯光数据：基于自编码器的跨传感器(DMSP-OLS和NPP-VIIRS)分辨率为500m的夜间灯光数据，时间跨度为2001-2020年。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于改进VANUI指数的城市建成区提取方法，能很好地应用于大范围长时间序列建成区域快速监测和提取。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于改进VANUI指数的城市建成区提取方法，包括以下步骤：

步骤S01：获取区域内MODIS遥感数据和类NPP-VIIRS夜间灯光数据，进行几何校正、辐射定标和裁剪；

步骤S02：对预处理之后的夜间灯光数据进行去噪处理；

步骤S03：对预处理之后的MODIS据计算植被指数和水体指数；

步骤S04：利用植被指数和夜间灯光数据计算传统植被覆盖校正的城市夜光指数；

步骤S05：将得到城市夜光指数的结合水体指数，得到改进的城市夜间灯光指数；

步骤S06：利用突变检测的方法设定建成区和非建成区的阈值，最终得到建成区的提取结果。

进一步的，所述步骤S03具体为：基于8天最大化合成MODIS遥感影像波段1-7反射率数据，通过缨帽变换计算H、V和L三个指标，H为高反射率即归一化TC1分量；L为低反射率即归一化TC3分量；V为植被即归一化TC2分量。其中H、L和V指标的计算公式分别为：

其中TCi(i＝1,2,3)是前三个TC分量；TCimin和TCimax分别是第i个TC分量的最小值和最大值。