[发明专利]一种基于时间序列遥感影像自动提取珊瑚礁的方法

说明书

本发明涉及一种基于时间序列遥感影像自动提取珊瑚礁的方法，包括以下步骤：第一步、遥感影像并行预处理——对于影像进行大气校正；第二步、遥感影像自动筛选——从空间重叠、日期唯一、云量、图像熵四个方面实现影像的自动筛选；第三步、时间序列构建——构造影像MNDWI的时间序列；第四步、珊瑚礁自动提取——构建珊瑚礁时间序列的特征曲线，计算像素级时间序列与所述特征曲线之间的DTW值，使用二分法确定DTW阈值并提取珊瑚礁。本发明解决了珊瑚礁影像中存在多种噪声的问题，实现了遥感影像自动筛选，提出了一个可靠的基于时间序列遥感影像自动提取珊瑚礁的方法，并为基于其他卫星传感器自动提取珊瑚礁范围提供了流程思路。

技术领域

本发明涉及一种基于时间序列遥感影像自动提取珊瑚礁的方法，特别是涉及一种可以实现遥感影像自动筛选、基于时空相似性自动提取珊瑚礁的方法。

背景技术

珊瑚礁是地球上最具多样化和经济价值的生态系统之一。珊瑚礁仅覆盖地球表面的一小部分(不到百分之一)以及不到百分之二的海床。然而，有四分之一的海洋物种依靠珊瑚礁来提供食物和庇护所，因此珊瑚礁通常被称为海洋雨林(Mulhall，2009；Bellwood，2004)。珊瑚礁还可以提供一些重要的生态系统服务，例如渔业资源、沿海保护和旅游业。受自然变化(全球变暖、海平面上升、海洋酸化等)和人类活动(过度捕捞、环境污染、港口等基础设施等)的影响，珊瑚礁在全球范围内退化(Jackson，2001；Pandolfi，2003；Hoegh-Guldberg，2007；De'ath，2012；Glynn；2015；McClenachan，2017；Barkley，2015)。对于珊瑚礁的监测与管理，基线信息十分重要。因此，迫切需要生成公共领域的珊瑚礁地图集，以有效指导珊瑚礁保护(Goodman，2013；Hamylton，2017)。如果没有这些基本的基线信息，就很难在全球范围内对珊瑚礁危机作出反应。同时，珊瑚礁基线形成的深水掩膜对于提高珊瑚礁分类精度也有着重要作用(Zainal,1993；Reshitnyk，2014)。

为了更好地测量珊瑚礁基线范围，学者们最开始主要采用实地测量和多数据源融合的方式。NOAA对太平洋和加勒比海海域0至150米深度范围的43000平方公里海域进行了测绘，但是实地测量不能覆盖全部珊瑚礁，只能局限于珊瑚礁的某一部分，而且争议海域的实地测量存在困难(Monaco，2012)。为了提供全球珊瑚礁的位置和现状信息，联合国环境规划署世界保护监测中心(UNEP-WCMC)利用遥感影像和近150年的底图汇编成一张世界珊瑚礁地图集，并在2018年生产了迄今为止最全面的全球温水珊瑚礁数据集，为将来开展更详细的统计工作提供了基础基线图(Spalding，2001；UNEP-WCMC-Global，2019；Andrefouet，2006)。多源数据融合的方式虽然可以绘制出大范围区域的珊瑚礁基线图，但是由于不同来源地图的制图方法不同，存在准确性不一致的问题。