基于卫星图像的灌溉渠系提取方法和系统

本发明涉及卫星遥感，尤其涉及一种基于卫星图像的灌溉渠系提取方法和系统。

背景技术：

1、灌溉渠系对于农业作物生长及农业发展具有重要的作用，传统渠系监测主要是基于无人机技术进行识别提取，虽然精度高，但耗时耗力且成本较高，无法实现全天候实时监测。

2、在遥感监测领域，卫星遥感具有更加明显的优势，例如高分三号(gf-3)卫星具有全天时、全天候对地观测能力，目前高分三号仅对水体识别研究较多，且山体阴影影响较为严重，鲜有对灌溉渠系进行识别研究，并且目前常用的算法主要有阈值法，监督分类和机器学习等多用于多波段遥感影像信息提取，无法有效提取和利用单波段影像信息。

3、因此亟待开发一种利用高分三号或与其类似的合成孔径雷达卫星实现对于灌溉渠系，尤其是山区或丘陵地带的灌溉渠系进行高精度高准确性监测的方法及系统。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于卫星图像的灌溉渠系提取方法和系统。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、第一方面，本发明提供一种基于卫星图像的灌溉渠系提取方法，其包括：

4、提供第一卫星图像和第二卫星图像，所述第一卫星图像为合成孔径雷达图像，所述第二卫星图像为光学图像；

5、利用灰度分割法从所述第一卫星图像中分割出渠系，并结合对应地理位置的高程数据对误分割的渠系进行剔除，获得第一渠系分布；

6、利用最大熵模型，引入高程因子、坡度因子和坡向因子，从所述第一卫星图像中提取第二渠系分布；

7、结合所述第二卫星图像的解译结果，对所述第一渠系分布和第二渠系分布的精度进行验证获得验证结果，并基于所述验证结果筛选精度较高的一者作为最终灌溉渠系。

8、第二方面，本发明还提供一种基于卫星图像的灌溉渠系提取系统，其包括：

9、图像获取模块，用于提供第一卫星图像和第二卫星图像，所述第一卫星图像为合成孔径雷达图像，所述第二卫星图像为光学图像；

10、第一渠系模块，用于利用灰度分割法从所述第一卫星图像中分割出渠系，并结合对应地理位置的高程数据对误分割的渠系进行剔除，获得第一渠系分布；

11、第二渠系模块，用于利用最大熵模型，引入高程因子、坡度因子和坡向因子，从所述第一卫星图像中提取第二渠系分布；

12、精度验证模块，用于结合所述第二卫星图像的解译结果，对所述第一渠系分布和第二渠系分布的精度进行验证获得验证结果，并基于所述验证结果筛选精度较高的一者以获得最终灌溉渠系。

13、基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

14、本发明提供的技术方案基于合成孔径雷达图像的双极化影像数据获取的hh与hv单波段极化影像，利用灰度分割方法，结合高程数据剔除被误提取为渠系的部分；并利用最大熵模型，引入高程、坡度坡向等因子减少山体阴影的影响，有效提取了灌溉渠系；最终结合光学卫星图像的解译结果，对两种灌溉渠系的提取结果精度进行验证，最终获得高精度的灌溉渠系分布。

15、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。

技术特征：

1.一种基于卫星图像的灌溉渠系提取方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的灌溉渠系提取方法，其特征在于，所述第一卫星图像为第一卫星拍摄的遥感图像经过预处理获得的hh与hv单波段极化影像；

3.根据权利要求2所述的灌溉渠系提取方法，其特征在于，具体包括：

4.根据权利要求3所述的灌溉渠系提取方法，其特征在于，所述辐射定标表示为：

5.根据权利要求3所述的灌溉渠系提取方法，其特征在于，具体包括：

6.根据权利要求3所述的灌溉渠系提取方法，其特征在于，所述高程因子、坡度因子和坡向因子由所述数字高程模型获取；

7.根据权利要求6所述的灌溉渠系提取方法，其特征在于，具体包括：

8.根据权利要求1所述的灌溉渠系提取方法，其特征在于，具体包括：

9.根据权利要求8所述的灌溉渠系提取方法，其特征在于，所述精度验证基于对kappa系数和总体精度的计算进行；

10.一种基于卫星图像的灌溉渠系提取系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于卫星图像的灌溉渠系提取方法和系统。所述灌溉渠系提取方法包括：提供第一和第二卫星图像，第一卫星图像为合成孔径雷达图像，第二卫星图像为光学图像；利用灰度分割法分割出渠系，并结合高程数据对误分割进行剔除，获得第一渠系分布；利用最大熵模型提取第二渠系分布；结合第二卫星图像进行验证以获得最终灌溉渠系。本发明提供的技术方案基于合成孔径雷达图像的双极化影像数据获取的HH与HV单波段极化影像，利用灰度分割方法，结合高程数据剔除被误提取为渠系的部分；并利用最大熵模型有效提取了灌溉渠系；最终结合光学卫星图像的解译结果，对两种灌溉渠系的提取结果精度进行验证，最终获得高精度的灌溉渠系分布。

技术研发人员：张金龙,杨瑞,祁元,张辉,张娟,王宏伟
受保护的技术使用者：中国科学院西北生态环境资源研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13