[发明专利]基于夜间灯光及高分辨率遥感影像的自然保护区人类活动自动监测方法及系统

说明书

本发明公开了基于夜间灯光及高分辨率遥感影像的自然保护区人类活动自动监测方法，包括以下步骤：获取同一光源在不同时间的夜间灯光影像；对所有的夜间灯光影像进行联合分割，对同一光源在不同时间内产生的灯光区域归属为同一图像对象；提取所有的图像对象的属性；从图像对象中提取夜间灯光斑块图像；根据得到的夜间灯光区域对高分辨率遥感影像进行剪裁，剪裁后的遥感影像和灯光斑块图像范围相同；对与灯光斑块对应的高分辨遥感影像进行检测、分析，自动提取人类活动信息。本发明还公开了基于上述方法所对应的自然保护区人类活动自动监测系统，包括图像获取模块、图像分割模块、属性提取模块、灯光斑块提取模块、剪裁模块、分析模块。

技术领域

本发明涉及遥感监测技术领域，更具体地，涉及基于夜间灯光及高分辨率遥 感影像的自然保护区人类活动自动监测方法及系统。

背景技术

近几十年来，自然保护与经济开发之间的矛盾日益突出，涉及自然保护区的 各类开发建设项目等人类活动呈逐年增长趋势，破坏了人与自然的和谐。随着对 地观测技术的发展，低成本、大范围及周期性的自然保护区监测成为可能。目前 针对自然保护区内人类活动的监测，主要采用的是人工目视解译高空间分辨率光 学遥感影像的方法，虽然取得了较好的监测效果，但存在两个主要问题。第一， 由于高分辨率遥感影像通常覆盖范围小、数据量大、自动化解译程度不高，开展 大范围监测需要耗费大量的人力和时间成本。例如环保部2016年开展的全国国 家级自然保护区监测，一共处理和解译了4013景2米和大量亚米级的高分辨率 卫星影像，工作量巨大。第二，当某些人类活动停止之后，原始的土地覆盖可能 不会立即得到恢复。利用高分辨率遥感影像很难区分正在进行的人类活动(如正 在开采的矿区，对环境正在产生破坏)和已经停止的人类活动(如已经关停的矿 区，对环境的破坏已经停止)，从而不利于评估人类活动对环境的影响和治理措 施的有效性。

发明内容

为克服上述现有技术与方法的不足，本发明提出了基于夜间灯光及高分辨率 遥感影像的自然保护区人类活动自动监测方法及系统。本发明利用夜间灯光遥感 影像可以锁定人类活动的大概范围(灯光斑块范围)，然后只需解译相应范围的 高分辨率遥感影像，便可获取人类活动的具体信息。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

基于夜间灯光及高分辨率遥感影像的自然保护区人类活动自动监测方法，包 括以下步骤：

获取同一光源在不同时间的夜间灯光影像；

对所有的夜间灯光图像进行联合分割，对同一光源在不同时间内产生的灯光 区域归属为相同的图像对象，便于之后的变化检测；

提取所有的图像对象的属性；

从图像对象中提取夜间灯光斑块图像；

根据灯光区域图像对遥感影像进行剪裁，剪裁后的遥感影像和灯光斑块图像 范围相同；

通过对裁剪后的高分辨率遥感影像进行检测、分析，结合夜间灯光区域，得 到人类活动信息。

与现有的自然保护区人类活动遥感监测方法相比，本发明能够检测正在进行 的人类活动，同时避免了对大范围高分辨率遥感影像的收集、处理和解译，显著 降低了监测成本、提高了监测效率；

与现有的人工目视解译法相比，本发明能够自动从高分辨率遥感影像中检测 人类活动的数量、类型和面积，避免了大量的人工目视解译工作，从而显著降低 监测成本、提高监测效率。

在一种优选的方案中，所述的“对所有的夜间灯光图像进行联合分割”包括 以下内容：

通过多尺度分割算法对所有夜间灯光图像进行联合分割。

在一种优选的方案中，所述的“提取所有的图像对象的属性”包括以下内容：