1.一种联合无人机和SDGSAT‑1卫星数据的城市夜间光环境遥感监测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:选取观测区域,展开无人机航拍观测和实地观测,分别获取夜间和白天的多光谱遥感影像以及观测点的观测照度值;对白天的多光谱遥感影像进行标定,得到观测区域的地表反射率信息;
结合观测区域的地表反射率信息,将无人机接收到的夜间地表反射辐射亮度转化为地表入射辐亮度;
以观测点的地表入射辐亮度为自变量,观测点的观测照度值为因变量,运用随机森林算法训练基于无人机夜间影像的第一地表入射照度估算模型;将训练完成的第一地表入射照度估算模型应用于无人机对应的地表入射辐亮度,得到观测区域的无人机地表入射照度,并将其升尺度到与SDGSAT‑1卫星遥感影像分辨率一致;
根据辐射定标后的SDGSAT‑1卫星遥感影像、地表反射率数据、建筑物覆盖比例和树木覆盖比例,计算观测区域的SDGSAT‑1卫星地表入射辐亮度;
以观测区域的SDGSAT‑1卫星地表入射辐亮度为自变量,对应的升尺度后的无人机地表入射照度为因变量,运用随机森林算法训练基于SDGSAT‑1卫星的第二地表入射照度估算模型;将训练完成的第二地表入射照度估算模型应用于整个城市的SDGSAT‑1卫星的地表入射辐亮度,得到整个城市的夜间入射地表照度分布图。
2.根据权利要求1所述的联合无人机和SDGSAT‑1卫星数据的城市夜间光环境遥感监测方法,其特征在于,展开无人机航拍观测和实地观测的过程包括以下步骤:在SDGSAT‑1卫星夜间过境成像的同时,选取观测区域,利用无人机搭载多光谱成像仪进行飞行观测,获取夜间多光谱遥感影像;
在无人机飞行观测期间,利用手持照度计水平向上测量记录观测点的下行照度值,并利用手持RTK设备记录观测点的经纬度位置数据;
在相近时相的白天利用无人机搭载多光谱成像仪在同样的观测区域进行航拍观测,获取观测区域内的白天多光谱遥感影像,并在飞行观测前后拍摄标定白板影像;
利用无人机正射影像处理软件分别对夜间和白天的多光谱遥感影像进行拼接处理。
3.根据权利要求1所述的联合无人机和SDGSAT‑1卫星数据的城市夜间光环境遥感监测方法,其特征在于,结合观测区域的地表反射率信息,将无人机接收到的地表反射辐射亮度转化为地表入射辐亮度的过程包括以下步骤:保留无人机夜间的多光谱遥感影像中RGB三个可见光波段的数据,以对无人机夜间的多光谱遥感影像进行修正;
将无人机接收到的地表反射辐射亮度转化为地表入射辐亮度:
;
式中, 为无人机第i波段的地表入射辐亮度; 为无人机第i波段入瞳处辐射亮度; 为无人机第i波段的地表反射率。
4.根据权利要求1所述的联合无人机和SDGSAT‑1卫星数据的城市夜间光环境遥感监测方法,其特征在于,运用随机森林算法训练基于无人机夜间影像的第一地表入射照度估算模型的过程包括:根据实测点的经纬度信息,提取对应的无人机夜间的多光谱遥感影像中RGB三个可见光波段的地表入射辐亮度值;
以观测点的地表入射辐亮度为自变量,观测点的观测照度值为因变量,运用随机森林算法训练基于无人机夜间影像的第一地表入射照度估算模型;在训练过程中,利用网格搜索对模型参数进行优化,并利用十折交叉验证对模型精度进行验证。
5.根据权利要求1所述的联合无人机和SDGSAT‑1卫星数据的城市夜间光环境遥感监测方法,其特征在于,将观测区域的无人机地表入射照度升尺度到与SDGSAT‑1卫星遥感影像分辨率一致的过程包括以下步骤:逐10米网格循环,统计每个10米网格内非建筑和树木的像元地表入射照度均值,得到观测区域的10米分辨率的地表入射照度图。
6.根据权利要求1所述的联合无人机和SDGSAT‑1卫星数据的城市夜间光环境遥感监测方法,其特征在于,利用遥感处理软件对SDGSAT – 1卫星影像进行镶嵌和裁切预处理,并对其进行辐射定标,将灰度值转化为辐亮度值:;
式中, 为卫星第i波段入瞳处辐亮度; 为卫星第i波段灰度值; 和
分别为卫星第i波段增益与偏移。
7.根据权利要求1所述的联合无人机和SDGSAT‑1卫星数据的城市夜间光环境遥感监测方法,其特征在于,计算观测区域的SDGSAT‑1卫星地表入射辐亮度的过程包括以下步骤:对SDGSAT‑1卫星中40m分辨率的RGB三个可见光波段和10米分辨率的全色波段进行Gram‑Schmidt正交变换融合,得到10米分辨率的三个可见光波段影像;
从临近时相的卫星白天地表反射率产品中提取得到RGB三个可见光波段的地表反射率数据;将建筑矢量数据和树木覆盖数据叠加到SDGSAT‑1像元上,计算每个10米分辨率像元内的建筑覆盖度和树木覆盖度;
采用下述公式计算得到观测区域的SDGSAT‑1卫星地表入射辐亮度:;
式中, 为卫星第i波段的地表入射辐射亮度; 表示卫星第i波段入瞳处辐亮度; 为卫星第i波段的地表反射率; 为建筑物覆盖度; 为树木覆盖度。
8.根据权利要求1所述的联合无人机和SDGSAT‑1卫星数据的城市夜间光环境遥感监测方法,其特征在于,所述方法还包括:基于遥感得到的夜间地表入射照度分布图表征城市光环境,结合地表入射照度分布图和城市地图、功能分区对城市中夜间照明不足和过度照明区域进行标识。