一种河湖岸带植被分类及覆盖度计算方法及系统与流程

本技术涉及植被图像处理领域，尤其涉及一种河湖岸带植被分类及覆盖度计算方法及系统。

背景技术：

1、河湖岸带所处于独特空间位置，具有多种独特的生态功能。河湖岸带植物是维持河湖岸带生态系统稳定的重要因素，在保持水土、稳固河湖岸、提供动植物栖息地及维持河湖岸带健康发展有着重要的作用。因此，快速准确地估算河湖岸带植被分类及覆盖度可以及时反映河湖岸线健康程度，对改善河湖生态具有重要意义。

2、估算河湖岸带植被分类及覆盖度的方法主要分为两种，第一种为地面实测，会受较多条件的限制，且不易大范围调查，计算精度较低；第二种为遥感反演，随着遥感技术的迅速发展，遥感技术测量应用于时空大尺度植被覆盖度的估算，卫星监测成本较高并且重访周期长，易受云层遮挡导致获取图像存在缺失。导致无法得到准确的植被覆盖度，并且计算速度慢。

技术实现思路

1、本技术提供一种河湖岸带植被分类及覆盖度计算方法及系统，以解决植被覆盖度计算速度慢且不准确的问题。

2、本技术第一方面提供一种河湖岸带植被分类及覆盖度计算方法，包括：

3、获取河湖岸的多光谱图像以及可见光图像；

4、对所述多光谱图像以及可见光图像预处理，以输出正射图像和ndvi数据；

5、在所述正射图像根据河湖岸选取第一范围，生成第一范围带矢量文件；

6、以所述第一范围内的所述ndvi数据为基础栅格，提取所述第一范围带矢量文件内的ndvi结果；

7、将所述ndvi结果按照预设植被指数重分类，以得到河湖岸带栅格数据，所述河湖岸带栅格数据包括第一非植被栅格数据、河湖岸林栅格数据、河湖岸草地栅格数据、乔灌木栅格数据；所述栅格数据中包括多个像元；

8、计算所述第一非植被栅格的像元面积；

9、将所述河湖岸林栅格数据根据像元颜色分为河湖岸林栅格和第二非植被栅格，计算所述河湖岸林栅格以及第二非植被栅格的像元面积；

10、计算草地栅格的像元面积；

11、将所述乔灌木栅格数据根据像元颜色分为乔灌木栅格和第三非植被栅格，计算所述乔灌木栅格和第三非植被栅格的像元面积；

12、构建并行池，所述并行池采用gpu加速；

13、利用所述并行池同时计算所述第一非植被栅格的像元面积、河湖岸林栅格的像元面积、第二非植被栅格的像元面积、草地栅格的像元面积、乔灌木栅格的像元面积和第三非植被栅格的像元面积；

14、根据第一非植被栅格的像元面积、河湖岸林栅格像元面积、第二非植被栅格像元面积、草地栅格像元面积、乔灌木栅格像元面积、第三非植被栅格像元面积计算河湖岸植被覆盖度。

15、可选的，所述河湖岸带栅格数据还包括河湖岸湿地栅格数据；所述方法还包括：

16、获取所述河湖岸湿地栅格数据中的像元颜色；

17、将所述像元颜色根据预设类像元颜色分类，所述预设类颜色包括预设水生植物颜色、预设河水颜色以及预设水生动物颜色；

18、计算所述预设类像元颜色的像元面积；

19、根据所述预设河水颜色的像元面积计算所述河湖岸湿地栅格数据的含水率；

20、根据所述水生植物颜色的像元面积计算所述河湖岸湿地栅格数据的植被覆盖度。

21、可选的，所述方法还包括：

22、获取在河水内生长的所述水生植物颜色；

23、计算不同季节所述水生植物颜色的平均值，以作为预设水生植物颜色。

24、可选的，所述方法还包括：

25、对比所述乔灌木栅格中的像元颜色与预设颜色，所述预设颜色包括预设叶片色和预设主干色；

26、若所述像元颜色仅包括预设叶片色，则标记所述乔灌木栅格为竹类栅格，并计算所述竹类栅格的像元面积；

27、若所述像元颜色包括预设叶片色和预设主干色，则标记所述乔灌木栅格为乔木栅格或灌木栅格。

28、可选的，所述方法还包括：

29、根据ndvi结果按照预设植被指数，或，根据所述乔灌木栅格中所述预设主干色的像元面积将所述乔灌木栅格数据分为乔木栅格数据以及灌木栅格数据，所述预设主干色的像元面积大的栅格数据为乔木栅格数据；

30、通过所述乔木栅格数据的像元面积计算乔木覆盖度；

31、通过所述灌木栅格数据的像元面积计算灌木覆盖度。

32、可选的，所述方法还包括：

33、获取在河湖岸分布所述灌木和乔木不同季节的叶片色和主干色；

34、计算不同季节叶片色和主干色的平均值，以作为预设叶片色以及预设主干色。

35、可选的，所述方法还包括：

36、获取所述多光谱图像中每个像素点的rgb三色颜色分量；

37、计算所述三色颜色分量的直方图；

38、定位所述直方图中两个波峰之间的谷底作为分割阈值；

39、将大于所述分割阈值的所述像素点标记为植被像素部分，将小于等于所述分割阈值的所述像素点标记为背景像素部分；

40、计算所述植被像素部分以及所述背景像素部分的面积，以计算所述河湖岸植被覆盖度。

41、可选的，所述方法还包括：

42、获取不同角度的所述可见光图像，所述不同角度的所述可见光图像存在重叠区域；

43、使用三维重建的离线算法计算不同角度的所述可见光图像中的拍摄位姿和特征点；

44、根据所述拍摄位姿和特征点，建立三维点云模型；

45、根据所述三维点云模型，得到河湖岸林、草地、乔木、灌木以及水生植物的3d坐标；

46、根据所述3d坐标计算河湖岸林、草地、乔木、灌木以及水生植物的株高。

47、可选的，对所述多光谱图像以及可见光图像预处理，包括：

48、将所述多光谱图像以及可见光图像分别输入至卷积网络中；

49、通过所述卷积网络的最后一层卷积层，对所述多光谱图像以及可见光图像分别执行上采样，以得到第一分辨率图像和第二分辨率图像。

50、本技术第二方面提供一种河湖岸带植被分类及覆盖度计算系统，应用于第一方面所述的河湖岸带植被分类及覆盖度计算方法，所述系统包括：获取模块、ndvi处理模块、分类模块、计算模块以及加速模块；

51、所述获取模块用于获取河湖岸的多光谱图像以及可见光图像；

52、所述ndvi处理模块用于对所述多光谱图像以及可见光图像预处理，以输出正射图像和ndvi数据；在所述正射图像根据河湖岸选取第一范围，生成第一范围带矢量文件；以所述第一范围内的所述ndvi数据为基础栅格，提取所述第一范围带矢量文件内的ndvi结果；

53、所述分类模块用于将所述ndvi结果按照预设植被指数重分类，以得到河湖岸带栅格数据，所述河湖岸带栅格数据包括第一非植被栅格数据、河湖岸林栅格数据、河湖岸草地栅格数据、乔灌木栅格数据；所述栅格数据中包括多个像元；还用于将所述河湖岸林栅格数据根据像元颜色分为河湖岸林栅格和第二非植被栅格；将所述乔灌木栅格数据根据像元颜色分为乔灌木栅格和第三非植被栅格；

54、所述计算模块用于计算所述第一非植被栅格的像元面积；计算所述河湖岸林栅格以及第二非植被栅格的像元面积；计算草地栅格的像元面积；计算所述乔灌木栅格和第三非植被栅格的像元面积；还用于根据河湖岸林栅格像元面积、第二非植被栅格像元面积、草地栅格像元面积、乔灌木栅格像元面积、第三非植被栅格像元面积计算河湖岸植被覆盖度；所述加速模块用于构建并行池，所述并行池采用gpu加速；利用所述并行池同时计算所述第一非植被栅格的像元面积、河湖岸林栅格的像元面积、第二非植被栅格的像元面积、草地栅格的像元面积、乔灌木栅格的像元面积和第三非植被栅格的像元面积。

55、由以上技术方案可知，本技术提供一种河湖岸带植被分类及覆盖度计算方法及系统，所述方法包括：首先获取河湖岸的多光谱图像以及可见光图像；并对所述多光谱图像以及可见光图像预处理，以输出正射图像和ndvi数据；在所述正射图像根据河湖岸选取第一范围，生成第一范围带矢量文件；以所述第一范围内的所述ndvi数据为基础栅格，提取所述第一范围带矢量文件内的ndvi结果；再将所述ndvi结果按照预设植被指数重分类，以得到河湖岸带栅格数据，所述河湖岸带栅格数据包括第一非植被栅格数据、河湖岸林栅格数据、河湖岸草地栅格数据、乔灌木栅格数据；所述栅格数据中包括多个像元；计算所述第一非植被栅格的像元面积；再将所述河湖岸林栅格数据根据像元颜色分为河湖岸林栅格和第二非植被栅格，计算所述河湖岸林栅格以及第二非植被栅格的像元面积；计算草地栅格的像元面积；将所述乔灌木栅格数据根据像元颜色分为乔灌木栅格和第三非植被栅格，计算所述乔灌木栅格和第三非植被栅格的像元面积；构建并行池，所述并行池采用gpu加速；利用所述并行池同时计算所述第一非植被栅格的像元面积、河湖岸林栅格的像元面积、第二非植被栅格的像元面积、草地栅格的像元面积、乔灌木栅格的像元面积和第三非植被栅格的像元面积；根据第一非植被栅格的像元面积、河湖岸林栅格像元面积、第二非植被栅格像元面积、草地栅格像元面积、乔灌木栅格像元面积、第三非植被栅格像元面积计算河湖岸植被覆盖度，以解决植被覆盖度计算速度慢且不准确的问题。