本發(fā)明屬于遙感環(huán)境調(diào)查領(lǐng)域，具體涉及一種基于航空高光譜遙感數(shù)據(jù)的冰川識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
高光譜遙感技術(shù)是遙感領(lǐng)域的前沿技術(shù)，可以獲取上百個(gè)波段的地物，根據(jù)光譜曲線特征直接進(jìn)行地物識(shí)別，在遙感地質(zhì)應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。當(dāng)前冰川遙感識(shí)別普遍采用的ETM和ASTER多光譜數(shù)據(jù)，部分地段采用了高空間分辨率的SPOT和ALOS數(shù)據(jù)。這些遙感數(shù)據(jù)波段數(shù)量少，光譜信息量小，難以直接根據(jù)冰川光譜信息開展高精度的冰川識(shí)別工作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種基于航空高光譜遙感數(shù)據(jù)的冰川識(shí)別方法，該方法提高了冰川識(shí)別效率和精度。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種基于航空高光譜遙感數(shù)據(jù)的冰川識(shí)別方法，該方法具體包括以下步驟：
步驟1，對(duì)獲取的研究區(qū)航空高光譜遙感SASI數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到高光譜輻亮度數(shù)據(jù)；
步驟2，對(duì)步驟1得到的高光譜輻亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正和光譜重建，得到浮點(diǎn)型的高光譜反射率數(shù)據(jù)；
步驟3，將步驟2中得到的高光譜反射率數(shù)據(jù)按照研究區(qū)坐標(biāo)范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)裁剪，選取研究區(qū)高光譜數(shù)據(jù)特征波段，進(jìn)行波段重組；
步驟4，對(duì)步驟3得到的研究區(qū)高光譜數(shù)據(jù)特征波段進(jìn)行判斷，并進(jìn)行高光 譜數(shù)據(jù)反射率影像進(jìn)行判斷，選取滿足判別條件的反射率影像像元進(jìn)行波段運(yùn)算和閾值選取，識(shí)別出冰川像元，得到冰川分布文件；
步驟5，將步驟4識(shí)別出的冰川分布文件轉(zhuǎn)換為shape格式的矢量文件，在ArcGIS軟件中統(tǒng)計(jì)計(jì)算冰川分布面積，獲得遙感識(shí)別的冰川分布圖。
所述的步驟1中的數(shù)據(jù)預(yù)處理包括系統(tǒng)輻射校正、系統(tǒng)幾何校正和正射校正。
所述的步驟2中的浮點(diǎn)型的高光譜反射率數(shù)的數(shù)值在0～1.0區(qū)間范圍內(nèi)。
所述的步驟3中將步驟2中得到的高光譜反射率數(shù)據(jù)按照研究區(qū)坐標(biāo)范圍進(jìn)行空間范圍裁剪，并選取特征波段b1＝950nm，b2＝1040nm，b3＝1130nm，b4＝1265nm，b5＝1355nm，b6＝1535nm，b7＝1820nm，b8＝2000nm，b9＝2240nm，進(jìn)行波段數(shù)據(jù)重組，每個(gè)波段的反射率影像依次記錄為B1～B9，每個(gè)反射率影像為灰度圖，任意像元的灰度值即其在該波段的反射率值。
所述的步驟4具體包括如下步驟：
步驟4.1對(duì)上述步驟3中得到的反射率影像B1～B9的像元，進(jìn)行是否為“真”的判別，全部判別公式的判別結(jié)果均為“真”的反射率影像的像元才有可能是冰川，任一個(gè)判別公式的判別結(jié)果為“非真”的反射率影像像元?jiǎng)t不是冰川像元；
當(dāng)上述步驟4.1中反射率影像的像元所有判別公式的判別結(jié)果均為“真”時(shí)，則進(jìn)行比值運(yùn)算；設(shè)定高光譜提取的冰川結(jié)果灰度圖為Bglacier，則Bglacier＝1.0*B3/B6，選取高閾值像元作為冰川像元，從而得到冰川分布文件。
所述的步驟4中的判別公式如下：
B1>B2...........公式1；
B3>B2...........公式2；
B3>B4...........公式3；
B5>b4............公式4；
B5>B6...........公式5；
B7>B6...........公式6；
B7>B8...........公式7；
B9>B8...........公式8。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：本發(fā)明的方法通過選擇航空高光譜SASI反射率數(shù)據(jù)的特定波段，進(jìn)行一系列判斷和計(jì)算，能夠準(zhǔn)確的識(shí)別出冰川分布范圍。通過選擇冰川光譜特征明顯的波段，去除其他特征不顯著的波段，從而在數(shù)據(jù)處理過程中突出冰川的光譜特征，減少其他地物或者噪聲的影響，減少了處理的數(shù)據(jù)量，并能夠批量化處理，提高了冰川識(shí)別效率和精度。本發(fā)明的方法能夠減少處理的數(shù)據(jù)量，SASI波段總數(shù)為101個(gè)，本方法選擇其中的9個(gè)波段就可以完成冰川識(shí)別，大大減少了數(shù)據(jù)量。高光譜波段帶寬狹小，對(duì)地物精細(xì)光譜特征刻畫更加準(zhǔn)確，豐富了冰川遙感識(shí)別的數(shù)據(jù)源，得到了更高的識(shí)別精度。同時(shí)，也開拓了高光譜數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于高光譜技術(shù)發(fā)展具有重要意義。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明所提供的一種基于航空高光譜遙感數(shù)據(jù)的冰川識(shí)別方法，該方法具體包括以下步驟：
步驟1，開展航空飛行，獲取的研究區(qū)航空高光譜遙感SASI遙感數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的航空高光譜遙感SASI數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到研究區(qū)的具有地理坐標(biāo)的高光譜輻亮度數(shù)據(jù)。
上述數(shù)據(jù)預(yù)處理包括系統(tǒng)輻射校正、系統(tǒng)幾何校正和正射校正，得到具有 地理坐標(biāo)的高光譜輻亮度數(shù)據(jù)。
步驟2，對(duì)步驟1得到的具有地理坐標(biāo)的高光譜輻亮度數(shù)據(jù)采用經(jīng)驗(yàn)線性法大氣校正和光譜重建，得到浮點(diǎn)型的高光譜反射率數(shù)據(jù)。
浮點(diǎn)型的高光譜反射率數(shù)的數(shù)值在0～1.0區(qū)間范圍內(nèi)。
步驟3，將步驟2中得到的高光譜反射率數(shù)據(jù)按照研究區(qū)坐標(biāo)范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)裁剪，選取研究區(qū)高光譜反射率數(shù)特征波段，進(jìn)行波段重組，得到每個(gè)特征波段的反射率影像。
將步驟2中得到的高光譜反射率數(shù)據(jù)按照研究區(qū)坐標(biāo)范圍進(jìn)行空間范圍裁剪，并選取高光譜反射率數(shù)據(jù)特征波段b1＝950nm，b2＝1040nm，b3＝1130nm，b4＝1265nm，b5＝1355nm，b6＝1535nm，b7＝1820nm，b8＝2000nm，b9＝2240nm，進(jìn)行波段數(shù)據(jù)重組，每個(gè)特征波段的反射率影像依次記錄為B1～B9，每個(gè)反射率影像為灰度圖，任意像元的灰度值即其在該波段的反射率值。
步驟4，對(duì)步驟3得到的研究區(qū)高光譜數(shù)據(jù)特征波段反射率影像進(jìn)行判斷，選取滿足判別條件的反射率影像像元進(jìn)行波段運(yùn)算和閾值選取，識(shí)別出冰川像元，得到冰川分布文件。
步驟4.1對(duì)上述步驟3中得到的反射率影像B1～B9的像元，進(jìn)行是否為“真”的判別。
下述公式1至公式8全部判別公式的判別結(jié)果均為“真”的反射率影像的像元才有可能是冰川，下述公式1至公式8中任一個(gè)判別公式的判別結(jié)果為“非真”的反射率影像像元?jiǎng)t不是冰川像元，判別公式如下：
B1>B2...........公式1；
B3>B2...........公式2；
B3>B4...........公式3；
B5>b4............公式4；
B5>B6...........公式5；
B7>B6...........公式6；
B7>B8...........公式7；
B9>B8...........公式8。
上述判斷是根據(jù)判別公式中相應(yīng)影像象元灰度值進(jìn)行判別的。以判別公式1中的B1>B2為例，取反射率影像B1的某像元(例如(1，1)點(diǎn))灰度值，與反射率影像B2的相應(yīng)地理位置(1，1)點(diǎn)像元的灰度值進(jìn)行比較，如果判別結(jié)果為“真”則繼續(xù)下一判別，任意判別結(jié)果為“非真”則認(rèn)為該像元不是冰川。對(duì)判別公式1而言，判別結(jié)果為“真”是指公式1成立，即B1大于B2成立；判別結(jié)果為“非真”是指公式1不成立，即B1大于B2不成立。
步驟4.2進(jìn)行波段運(yùn)算。
當(dāng)上述步驟4.1中反射率影像的像元所有判別公式1至公式8的判別結(jié)果均為“真”時(shí)，則進(jìn)行比值運(yùn)算。設(shè)定高光譜提取的冰川結(jié)果灰度圖為Bglacier，則Bglacier＝1.0*B3/B6，選取高閾值像元作為冰川像元，閾值的選取按照自然間斷點(diǎn)分級(jí)法進(jìn)行設(shè)置，從而得到冰川分布文件。
步驟5，將步驟4識(shí)別出的冰川分布文件轉(zhuǎn)換為shape格式的矢量文件，在ArcGIS軟件中統(tǒng)計(jì)計(jì)算冰川分布面積，獲得遙感識(shí)別的冰川分布圖。
上面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。