1.一种基于遥感的湿地退化提取方法,其特征在于:包括以下步骤,
采取高分二号卫星对待检测的目标湿地区域进行拍摄,用于采集待检测的目标湿地区域进行拍摄的遥感影像,进而获取若干个对应湿地区域的原始遥感影像数据;
将获取到的原始遥感影像数据进行预处理,包括去除云层、大气校正、辐射校正;
识别预处理后的遥感影像数据,并量化图像中的湿地植被面积特征、水体面积特征、湿地土壤面积特征,计算获得:湿地植被覆盖指数Zs、水体边界St和湿地土壤覆盖指数Tr;并将湿地植被覆盖指数Zs、水体边界St和湿地土壤覆盖指数Tr相关联,计算获得综合湿地遥感观测系数Cs;
对目标湿地区域,设置若干个样本点,在每个样本点对土壤和水体进行采样,分析获得土壤水体质量指数TSzs;将土壤水体质量指数TSzs和综合湿地遥感观测系数Cs相拟合,获得湿地评估系数Sdth的拟合公式为:Sdth=β0+β1*TSzs+β2*Cs+ε
式中,β0、β1、β2是回归系数,表示拟合模型的参数,需要根据样本数据进行训练和估计;ε是误差项,表示模型的误差或拟合的残差数值;在实际应用中,采集一定数量的样本数据,其中包括不同湿地区域的土壤水体质量指数TSzs、综合湿地遥感观测系数Cs和相应的湿地评估系数Sdth值;然后使用这些样本数据进行多元线性回归的训练,得到回归系数β0,β1,β2,并建立拟合模型;通过拟合模型,根据输入的土壤水体质量指数TSzs和综合湿地遥感观测系数Cs值,预测得到对应的湿地评估系数Sdth;
采集历史记录,获得相对应湿地区域的历史湿地数据,将湿地评估系数Sdth与历史湿地数据进行相对比,计算获得退化系数Th;将退化系数Th系数与标准阈值进行对比分析,获得评估结果,用于判断湿地的退化状况。
2.根据权利要求1所述的一种基于遥感的湿地退化提取方法,其特征在于:对获取到的原始遥感影像数据进行预处理具体包括以下步骤:S11、去除云层:通过多幅遥感影像的时间序列数据,利用云层检测算法来识别和去除云层覆盖的像素;并,利用多光谱波段的差异来区分云层和地物,采用阈值或分类方法来提取云层像素值;
S12、大气校正:使用大气辐射传输模型MODTRAN来估算大气透过率,将原始影像进行大气校正,消除大气光照引起的影响;对于多光谱影像,根据大气传输模型和地物反射率,推导出反射率的估算方法,进行大气校正;
S13、辐射校正:利用已知的辐射源,包括辐射板或辐射场,对其进行定标,根据其辐射值和传感器响应,将原始影像的数字值转换为辐射值;
S14、几何校正:通过地面控制点或地理参考信息进行几何校正,使得遥感影像与地理坐标对应起来,实现遥感影像的地理定位。
3.根据权利要求1所述的一种基于遥感的湿地退化提取方法,其特征在于:识别预处理后的遥感影像数据,并量化图像中的湿地植被面积特征、水体面积特征、湿地土壤面积特征,计算获得湿地植被覆盖指数Zs、水体边界St和湿地土壤覆盖指数Tr;
所述湿地植被覆盖指数Zs、水体边界St和湿地土壤覆盖指数Tr通过以下公式进行计算获得:式中,NDVI表示归一化植被指数,计算公式为:
式中,NIR表示近红外波段的反射率值,RED表示红色波段的反射率值;NDVI_max和NDVI_min分别表示该湿地区域内最大和最小的NDVI值,用于对NDVI进行归一化;
NDVI的值范围为‑1到1,通过对NDVI进行归一化,将其转换到0到1之间,C1表示第一修正常数;
所述水体边界St通过以下公式进行计算:
其中,BGI表示蓝色波段和绿色波段的组合,计算公式为:
式中,BLUE表示蓝色波段的反射率值,GREEN表示绿色波段的反射率值;BGI_max和BGI_min分别表示该湿地区域内最大和最小的BGI值,用于对BGI进行归一化;BGI的值范围为0到
1,通过对BGI进行归一化,将其转换到0到1之间;C2表示第二修正常数;
所述湿地土壤覆盖指数Tr通过以下公式计算获得:
式中,SWIR表示短波红外波段的反射率值;SWIR_max和SWIR_min分别表示该湿地区域内最大和最小的SWIR值,用于对SWIR进行归一化;SWIR的值范围为0到1,通过对SWIR进行归一化,将其转换到0到1之间;C3表示第三修正常数。
4.根据权利要求1所述的一种基于遥感的湿地退化提取方法,其特征在于:并将湿地植被覆盖指数Zs、水体边界St和湿地土壤覆盖指数Tr相关联,计算获得综合湿地遥感观测系数Cs;所述综合湿地遥感观测系数Cs通过以下公式计算获得:式中:w1,w2,w3是湿地植被覆盖指数Zs、水体边界St和湿地土壤覆盖指数Tr的权重系数,用于调节各指数在综合湿地遥感观测系数中的重要性,所述w1+w2+w3≥1.0,且w1,w2,w3由用户根据实际情况调整设置。
5.根据权利要求1所述的一种基于遥感的湿地退化提取方法,其特征在于:对目标湿地区域,设置若干个样本点,在每个样本点对土壤和水体进行采样,分析获得土壤水体质量指数TSzs;所述土壤水体质量指数TSzs通过以下公式进行计算:式中,Ts表示为土壤含水量指标,Tp是土壤中污染物含量指标,Tn是水体中污染物含量指标,Td是水体混浊度指标,f1,f2,f3,f4是相应指标的权重系数,用于调节各指标在土壤水体质量指数中的重要性,且f1,f2,f3,f4可由用户调整设置,且f1+f2+f3+f4=1.0。
6.根据权利要求1所述的一种基于遥感的湿地退化提取方法,其特征在于:获取历史时期的湿地数据,历史时期的湿地数据包括遥感影像、地面调查数据、卫星图像或其他湿地相关记录,覆盖了目标湿地区域;
将当前时期的湿地评估系数Sdth与历史湿地数据进行对比;比较的方法设置为差值或比率计算获得退化系数Th:式中,Sdth_historical是历史时期湿地的评估系数。
7.根据权利要求6所述的一种基于遥感的湿地退化提取方法,其特征在于:设定一个标准阈值Q,用于判断湿地的退化状况;标准阈值Q根据专家意见、环境标准、历史数据进行确定设置;
将退化系数Th与标准阈值Q的大小关系进行比较,得出湿地退化的评估结果:
若Th>阈值Q:表示湿地退化程度较高,湿地状况较差;
若Th≤阈值Q:表示湿地退化程度相对较轻,湿地状况较好。
8.一种基于遥感的湿地退化提取系统,其特征在于:包括数据获取模块,遥感影像预处理模块、湿地特征提取模块、综合湿地遥感观测系数Cs计算模块、土壤水体质量指数TSzs计算模块、湿地评估系数Sdth计算模块、退化系数Th计算模块和评估结果判断模块;
所述数据获取模块包括采用高分二号卫星对目标湿地区域进行拍摄,获取待检测的目标湿地区域遥感影像数据,也包括收集历史时期的湿地数据,包括遥感影像、地面调查数据、卫星图像或其他湿地相关记录,覆盖了目标湿地区域;
所述遥感影像预处理模块用于对获取到的原始遥感影像数据进行预处理,包括去除云层、大气校正、辐射校正和几何校正步骤,以消除影像中的噪音和干扰,保证数据质量;
所述湿地特征提取模块用于识别预处理后的遥感影像数据,通过遥感图像分类和分割方法提取湿地区域,并量化图像中的湿地植被面积特征、水体面积特征和湿地土壤面积特征,计算获得湿地植被覆盖指数Zs、水体边界指数St和湿地土壤覆盖指数Tr;
所述综合湿地遥感观测系数Cs计算模块用于将湿地植被覆盖指数Zs、水体边界指数St和湿地土壤覆盖指数Tr相关联,计算综合湿地遥感观测系数Cs;
所述土壤水体质量指数TSzs计算模块用于在目标湿地区域设置若干个样本点,对土壤和水体进行采样,分析获得土壤水体质量指数TSzs;
所述湿地评估系数Sdth计算模块用于将土壤水体质量指数TSzs与综合湿地遥感观测系数Cs相拟合,得到湿地评估系数Sdth;
所述退化系数Th计算模块,用于将湿地评估系数Sdth与历史湿地数据进行相对比,计算获得退化系数Th;
所述评估结果判断模块用于将退化系数Th与设定的标准阈值Q进行比较分析,判断湿地的退化状况,根据比较结果得出湿地的退化评估结果,提供湿地退化程度的判断和相对应指导方案。