一种城市水体类别提取方法和系统与流程

技术特征：

1.一种城市水体类别提取方法，其特征在于，包括：

S1：根据预设城市区域对应的下垫面的特征波段的反射率，计算特征光谱累积指数，根据所述下垫面在不同的时间点对所述特征波的反射率计算波段差方均值，根据所述特征光谱累积指数将所述下垫面划分为高反射下垫面、低反射下垫面和中反射下垫面；

S2：根据所述高反射下垫面的波段差方均值和冰面指数，以及预设的冰面指数阈值，划分出所述高反射下垫面为冰面的部分；

S3：根据所述低反射下垫面的波段差方均值，划分出所述低反射下垫面中的非水体区域，计算除结冰期外的时间点的水体区域的水体监测指数，划分出所述水体区域中有水体覆盖区域和无水覆盖区域；

S4：获取所述有水体覆盖区域在不同季节的时间点中的水面面积，若存在水面面积为零的时间小于第一预设天数，则判定为季节性水体，若水面面积不为零的连续时间小于第二预设天数，则判定为临时性水体，若不存在水面面积为零的时间点或者存在水面面积为零的时间点且判断为冰面，则判定为固定水体。

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11：根据预设城市区域对应的下垫面的特征波段的反射率，根据公式

$SAC=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{R_i}^2$

计算特征光谱累积指数；

S12：根据所述下垫面在不同的时间点的所述特征波段反射率，按照公式

$SMAD=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{({\mathrm{Rs}}_{ai}-{\mathrm{Rs}}_{bi})}^2$

计算波段差方均值；

S13：若SAC≤T_m，则判定为低反射下垫面，若SAC≥T_h，则判定为高反射下垫面，若T_h>SAC>T_m，则判定为中反射下垫面；

其中，SAC为特征光谱累指数，R_i为特征波段反射率，n为所选择的特征波段数，SMAD为波段差方均值，Rs_ai为第一时间点a波段i的反射率，Rs_bi为第二时间点b波段i的反射率，n为选择的波段数，T_m和T_h为预设的阈值。

3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

若所述高反射下垫面上的波段差方均值满足SMAD≥h，且通过遥感测量得到的所述高反射下垫面的冰面指数满足ICI≥e，则判定所述高反射下垫面为冰面；

其中，ICI＝(B_green-B_swir)/(B_green+B_swir)，ICI为冰面指数，B_green为绿波段反射率，B_swir为短波红外反射率，h和e为预设的阈值。

4.根据权利要求3中所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

在所述低反射下垫面中，若满足SMAD<m，则判定所述低反射下垫面为非水体区域，m为预设的阈值；

根据公式

EWI＝(B_green-B_swir+a)/[(B_green+B_swir)·(b+NDVI)]

NDVI＝(B_nir-B_red)/(B_nir+B_red)

WDI＝EWI_i-EWI_Wi

计算除结冰期外的时间点的水体监测指数WDI，若满足WDI<f则判定为有水体覆盖区域，若满足WDI≥f则判定为无水覆盖区域；

其中，a和b为调节系数，EWI_Wi为水体覆盖情况下低反射区域的EWI值；EWI_i为同一位置地物时间点i的EWI值；f为预设的阈值；i为时间点。

5.根据权利要求4中所述的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

若所述获取所述有水体覆盖区域在不同季节的时间点中，若存在|t_i-t_j|时间段内，，满足WDI<f，且不同的时间点t_i和t_j的水面面积满足SW_ti＝0，SW_tj＝0，水体存在的时间间隔g<|t_i-t_j|≤p，或在|t_i-t_j|时间段之外的时间点中存在WDI≥f，或者ICI<e中的至少一种情况，则判定为季节性水体；

若存在|t_i-t_j|时间段内，满足WDI<f，不同的时间点t_i和t_j的水面面积满足SW_ti＝0，SW_tj＝0，水体存在的时间间隔0<|t_i-t_j|≤g，则判定|t_i-t_j|时间段内为临时性水体；

若在所有时间点均满足SW_ti≠0，SW_tj≠0或ICI≠0，则判定为固定水体；

其中，为SW_ti为预设时间点t_i的水面面积；SW_tj为预设时间点t_j的水面面积；g和p为预设的阈值；t_i和t_j为时间点。

6.一种城市水体类别提取系统，其特征在于，包括：

第一识别模块，用于根据预设城市区域对应的下垫面的特征波段的反射率，计算特征光谱累积指数，根据所述下垫面在不同的时间点对所述特征波的反射率计算波段差方均值，根据所述特征光谱累积指数将所述下垫面划分为高反射下垫面、低反射下垫面和中反射下垫面；

第二识别模块，用于根据所述高反射下垫面的波段差方均值和冰面指数，以及预设的冰面指数阈值，划分出所述高反射下垫面为冰面的部分；

第三识别模块，用于根据所述低反射下垫面的波段差方均值，划分出所述低反射下垫面中的非水体区域，计算除结冰期外的时间点的水体区域的水体监测指数，划分出所述水体区域中有水体覆盖区域和无水覆盖区域；

第四识别模块，用于获取所述有水体覆盖区域在不同季节的时间点中的水面面积，若存在水面面积为零的时间小于第一预设天数，则判定为季节性水体，若水面面积不为零的连续时间小于第二预设天数，则判定为临时性水体，若不存在水面面积为零的时间点或者存在水面面积为零的时间点且判断为冰面，则判定为固定水体。

7.根据权利要求6中所述的系统，其特征在于，所述第一识别模块包括：

第一计算单元，用于根据预设城市区域对应的下垫面的特征波段的反射率，根据公式

$SAC=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{R_i}^2$

计算特征光谱累积指数；

第二计算单元，用于根据所述下垫面在不同的时间点的所述特征波段的反射率，按照公式

$SMAD=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{({\mathrm{Rs}}_{ai}-{\mathrm{Rs}}_{bi})}^2$

计算波段差方均值；

判定单元，用于若SAC≤T_m，则判定为低反射下垫面，若SAC≥T_h，则判定为高反射下垫面，若T_h≥SAC≥T_m，则判定为中反射下垫面；

其中，SAC为特征光谱累指数，R_i为特征波段反射率，n为所选择的特征波段数，SMAD为波段差方均值，Rs_ai为第一时间点a波段i的反射率，Rs_bi为第二时间点b波段i的反射率，n为选择的波段数，T_m和T_h为预设的阈值。

8.根据权利要求7中所述的系统，其特征在于，所述第二识别模块还用于若所述高反射下垫面上的波段差方均值满足SMAD≥h，且通过遥感测量得到的所述高反射下垫面的冰面指数满足ICI≥e，则判定所述高反射下垫面为冰面；

其中，ICI＝(B_green-B_swir)/(B_green+B_swir)，ICI为冰面指数，B_green为绿波段反射率，B_swir为短波红外反射率，h和e为预设的阈值。

9.根据权利要求8中所述的系统，其特征在于，所述第三识别模块还用于在所述低反射下垫面中，若满足SMAD<m，则判定所述低反射下垫面为非水体区域，m为预设的阈值；

根据公式

EWI＝(B_green-B_swir+a)/[(B_green+B_swir)·(b+NDVI)]

NDVI＝(B_nir-B_red)/(B_nir+B_red)

WDI＝EWI_i-EWI_Wi

计算除结冰期外的时间点的水体监测指数WDI，若满足WDI<f则判定为有水体覆盖区域，若满足WDI≥f则判定为无水覆盖区域；

其中，a和b为调节系数，EWI_Wi为水体覆盖情况下低反射区域的EWI值；EWI_i为同一位置地物时间点i的EWI值；f为预设的阈值，i为时间点。

10.根据权利要求9中所述的系统，其特征在于，所述第四识别模块还用于若所述获取所述有水体覆盖区域在不同季节的时间点中，若存在|t_i-t_j|时间段内，，满足WDI<f，且不同的时间点t_i和t_j的水面面积满足SW_ti＝0，SW_tj＝0，水体存在的时间间隔g<|t_i-t_j|≤p，或在|t_i-t_j|时间段之外的时间点中存在WDI≥f，或者ICI<e中的至少一种情况，则判定为季节性水体；

若存在|t_i-t_j|时间段内，满足WDI<f，不同的时间点t_i和t_j的水面面积满足SW_ti＝0，SW_tj＝0，水体存在的时间间隔0<|t_i-t_j|≤g，则判定|t_i-t_j|时间段内为临时性水体；

若在所有时间点均满足SW_ti≠0，SW_tj≠0或ICI≠0，则判定为固定水体；

其中，为SW_ti为预设时间点t_i的水面面积；SW_tj为预设时间点t_j的水面面积；g和p为预设的阈值；t_i和t_j为时间点。