[发明专利]一种基于夜间灯光数据提取城市建成区阈值的方法

摘要

本发明提出的一种基于夜间灯光数据提取城市建成区阈值的方法，属于夜间灯光遥感数据领域。本方法分为TM影像数据的处理和夜间灯光DMSP数据阈值的选取两个阶段：首先对研究区TM影像数据预处理，并进行监督分类和分类后处理，提取城市用地；然后将裁剪后的研究区范围内夜间灯光数据与绘制出的城市区域多边形边界叠加，作一条穿过研究区灯光数据中心区域和多边形边界的辅助直线，得到灯光数据阈值相邻的辅助点；计算每个辅助点所代表的城市建成区面积并与统计年鉴比较，与后者最相近面积所对应的灯光数据阈值为城市建成区的最佳阈值。本发明将遥感影像数据与统计数据相结合，准确提取不同大小城市建成区范围的阈值并反映城市区域的变化情况。

主权项

1.一种基于夜间灯光数据提取城市建成区阈值的方法，其特征在于，分为TM影像数据的处理和夜间灯光DMSP数据阈值的选取两个阶段，包括以下步骤：1)TM影像数据的处理阶段，具体包括以下步骤：1.1)对研究区的TM影像数据进行预处理，预处理包括对TM影像数据进行矢量裁剪、大气粗校正和几何精校正三个部分：首先利用研究区的矢量数据对原始TM影像数据进行裁剪，得到裁剪后的TM影像数据；然后对得到的裁剪后的TM影像数据进行大气粗校正去除大气层辐射度的影响，大气粗校正采用暗像元法；最后，通过选取M个离散的地面控制点拟合多项式函数，5≤M≤10，对去除大气层辐射度的数据进行内插与重采样实现数据的几何精校正；1.2)对经过步骤1.1)预处理后的研究区的TM影像数据进行监督分类：对完成预处理的TM影像数据采用最大似然法进行监督分类；该最大似然分类方法为：从研究区TM影像数据中选择的一个图像区域作为训练区，假定训练区内的地物光谱特征与大部分地物类型一样为近似的服从正态分布，求出待分类的TM影像数据每个像元的归属概率，并把该像元分配到其归属概率最大的分类中去，最终将全部TM影像数据中的像元分为城市和非城市两大类；1.3)分类后处理，对经过步骤1.2)监督分类后的研究区的TM影像数据通过ENVI软件中的交互式分类工具提取出研究区的更加准确的城市用地；2)夜间灯光DMSP数据阈值的选取阶段，具体包括以下步骤：2.1)从DMSP数据官方网站下载不同时相的全球夜间灯光DMSP数据，利用研究区的矢量数据对下载得到的夜间灯光DMSP数据进行裁剪，得到裁剪后的研究区范围内的夜间灯光数据；2.2)根据步骤1.3)提取的城市用地，绘制出城市区域的多边形边界，并与步骤2.1)得到的裁剪后的研究区范围内的灯光数据进行叠加；2.3)在步骤2.2)得到的多边形边界与灯光数据叠加后作一条穿过研究区灯光数据中心区域和多边形边界的辅助直线，并在该辅助直线与多边形边界的相交处附近取N个灯光数据阈值相邻的辅助点，5≤N≤10；2.4)分别计算步骤2.3)选取的N个灯光数据阈值相邻的辅助点所代表的城市建成区面积，分别与政府发布的统计年鉴的城市面积进行比较，提取与统计年鉴的城市面积最相近的面积所对应的灯光数据阈值为城市建成区的最佳阈值。