[发明专利]一种应用于城市的新型高光谱植被指数的构建方法

说明书

本发明公开了一种应用于城市的新型高光谱植被指数的构建方法，包括以下步骤：收集城市不同地物类别中心区域的高光谱影像样本以及城市不同密度植被中心区域的高光谱影像样本二；对高光谱影像样本一和高光谱影像样本二进行分析，得出城市地表复杂地物的光谱特征和城市不同密度植被的光谱曲线；分析城市地表复杂地物的光谱曲线中的有效波段，构建增强型植被指数；分析城市不同密度植被的光谱曲线，对增强型植被指数进行优化，构建构建新型高光谱植被指数。本发明可以有效解决城市中建筑物阴影、人造草坪体育场馆等复杂地表结构对植被提取造成的干扰，可以准确监测城市中植被数量的变化以及可以有效解决高密度植被覆盖区域的植被指数饱和问题。

技术领域

本发明涉及一种应用于城市的新型高光谱植被指数的构建方法，属于城 市植被监测领域。

背景技术

植被的数量和质量是城市绿地的两个重要属性。可以使用多种方法提取 植被数量，例如深度学习、特征提取、波段选择、指数法等。植被指数可以 为植被密度、叶面积指数和植被健康状况的研究提供基础支持，指数法在城 市生态研究中具有显著优势，因为它可以同时考虑这两个条件且方法简单易 操作。植被指数法的核心是通过波段操作来增强植被信息并抑制背景信息。 多年来，研究人员提出了许多种植被指数，包括差异植被指数(DVI)、归一 化差异植被指数(NDVI)、比值植被指数(SR)、土壤调整植被指数(SAVI) 等。

上述植被指数主要适用于多光谱图像，其提供的光谱信息不足，无法用 于精细尺度的城市生态研究。在城市地区，高层建筑产生的阴影占据了遥感 图像的很大一部分，随着城市的扩张，高层塔楼和阴影区的数量也在增加， 然而，由于阴影中的光学信息极少，提取阴影植被很困难，城市中新材料的 出现，例如体育场馆和蓝色屋顶的人造表面，也对植被提取技术提出了重大 挑战，由于大多数城市植被多以簇状分布，因此植被指数经常存在数值饱和 问题，使植被密度评估进一步复杂化。因此为了实现准确快速地监测城市植 被状况，需要开发一种新的植被指数。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种应用于城市的新型高光谱植被指数的 构建方法，可以解决城市植被提取中建筑物阴影和新材料等因素的干扰且可 以有效的解决高密度植被覆盖区域植被指数饱和的问题。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种应用于城市的新型高光谱植被指数的构建方法，包括以下步骤：

收集城市不同地物类别中心区域的高光谱影像样本以及城市不同密度植 被中心区域的高光谱影像样本二；

对高光谱影像样本一和高光谱影像样本二进行分析，得出城市地表复杂 地物的光谱曲线和城市不同密度植被的光谱曲线；

分析城市地表复杂地物的光谱曲线中的有效波段，构建增强型植被指数；

分析城市不同密度植被的光谱曲线，对增强型植被指数进行优化，构建 构建新型高光谱植被指数。

进一步地，所述分析城市不同密度植被的光谱特征，对增强型植被指数 进行优化，构建新型高光谱植被指数的具体方法为：

分析城市不同密度植被的光谱曲线中的有效波段，对增强型植被指数进 行优化，构建优化的增强型植被指数；

分析城市不同密度植被的光谱曲线中的红边波段和绿光波段，在优化的 增强型植被指数基础上构建新型高光谱植被指数。

进一步地，所述不同地物类别具体包括稀疏植被区域、阴影植被区域、 蓝色铁皮屋区域、绿色人造塑胶草坪区域和被阴影覆盖的不透水面区域。

进一步地，所述对高光谱影像样本一和高光谱影像样本二进行分析，得 出城市地表复杂地物的光谱特征和城市不同密度植被的光谱特征具体方法为 通过PIE-Basic软件计算高光谱影像样本一和高光谱影像样本二在各波段的均 值，构建城市地表复杂地物的光谱曲线和城市不同密度植被的光谱曲线。