【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及遙感，特別是涉及一種基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法。
技術介紹
1、近年來，隨著遙感技術以及深度學習技術的快速發展，以大量數據為驅動的遙感智能解譯方法成為遙感應用領域的重要技術支撐，廣泛應用于精準農業、自然資源地表要素監測、地質災害調查和預警、環境監測等多個領域。
2、樣本數據集在數據驅動的監測及分類模型中占據了十分重要的地位，基于海量樣本數據驅動的大模型已成為遙感影像信息提取的一種新的研究范式，從而對樣本數據的規模、質量、多樣性等提出了更高要求。目前常見的樣本數據集主要包括了場景識別、土地覆蓋/利用分類、專題要素提取、變化檢測、目標檢測、語義分割等類別。
3、傳統人機交互的樣本標注工作需要大量的人力和時間，部分地物的標注甚至對專業人士的知識和經驗要求更高，從而導致了遙感影像中標記樣本數量往往較少，因此基于多光譜或高光譜遙感影像和已有的地表覆蓋分類數據，快速批量生成ai訓練樣本的方法極具研究價值。
4、通常針對特定區域或特定類別目標的遙感影像樣本數據集，存在遙感影像標注不統一、有效樣本數量不夠豐富、特征多樣性不足等現狀，導致深度學習網絡模型對遙感影像上目標識別精度低、泛化性差，這對生成模型的訓練過程帶來挑戰。因此，通過研究基于多光譜、高光譜遙感衛星影像和地表覆蓋數據的可變格網樣本批量生成方法成為當前解決和拓展樣本數據量和樣本多樣性的一種有效途徑。
5、針對上述問題，如何實現基于多/高光譜影像和地表覆蓋分類數據的可變格網樣本批量生成的方法，并保
技術實現思路
1、本專利技術應用可變格網技術、圖斑簡化速查技術、兩級分塊篩選技術、雙重掩膜技術，提供一種基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，可以解決應用中的影像不同分辨率、影像黑邊、云覆蓋、快速批量生成樣本的問題。
2、基于多光譜或高光譜遙感衛星影像，結合地表覆蓋調查分類數據、基礎地理信息數據等基礎資料，針對包括植被、水體、巖礦、土壤、冰雪凍土、人工目標等一級類典型地物要素目標，進行遙感影像處理、可變格網單元生成、地表覆蓋圖斑兩級篩選、圖斑簡化速查、影像雙重掩膜、樣本數據生成等方面的技術研究，構建了一套面向遙感智能解譯和識別的遙感影像樣本批量生成技術體系，有效促進了樣本數據的統一管理、重復利用和動態更新。
3、為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：
4、本專利技術一種基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，包括以下步驟：
5、步驟1，數據獲取和有效性檢查，首先，獲取目標遙感衛星影像數據，該影像可以是多光譜影像或高光譜影像，對所述目標遙感衛星影像數據的元數據進行讀取，檢查地理空間參考、空間分辨率、影像波段數、產品級別、成像日期、中心地理坐標、地理范圍及有效數據區域，確保輸入影像為高質量的正射影像數據；其次，獲取縣級行政區劃邊界矢量數據和地表覆蓋分類矢量數據，檢查矢量數據的地理空間參考是否與所述目標正射影像數據一致，檢查矢量幾何圖形的有效性，檢查矢量屬性是否包含必要的屬性字段；最后，獲取與所述正射影像對應的柵格云掩膜文件，檢查地理范圍及空間參考是否與所述目標正射影像一致；
6、步驟2，可變格網生成，針對不同分辨率的遙感衛星影像數據和樣本訓練要求，可以按需設定格網單元大小和格網間重疊寬度，生成完全覆蓋影像的指定規格的格網矢量文件，其地理空間參考應當與所述目標遙感衛星影像一致；
7、步驟3，影像有效區及掩膜生成，首先，從所述目標遙感衛星影像數據的元數據中提取影像有效區的四角點坐標，生成影像有效區多邊形矢量數據；其次，對影像有效區多邊形矢量數據進行柵格化處理，形成影像有效區柵格掩膜文件；
8、步驟4，地表覆蓋圖斑篩選，應用圖斑簡化速查技術，加快地表覆蓋圖斑篩選過程。首先，檢查是否存在經過圖斑簡化處理后的縣級行政區矢量數據，如果不存在，則依次提取行政區圖斑的外包矩形，生成對應的簡化縣級行政區矢量數據；其次，對所述影像有效區多邊形矢量數據和所述簡化縣級行政區劃矢量數據進行疊加分析，篩選出相關行政區；然后，遍歷相關行政區，對每一個行政區，檢查是否存在經過圖斑簡化處理后的地表覆蓋分類矢量數據，如果不存在，則依次提取地表覆蓋圖斑的外包矩形，生成對應的簡化地表覆蓋矢量數據；最后，遍歷相關行政區，對每一個行政區，用所述影像有效區多邊形矢量數據和該行政區的簡化地表覆蓋分類矢量數據進行疊加分析，篩選出相關的簡化地表覆蓋圖斑，從而依據所述圖斑的標識號，檢索出地表覆蓋的原始圖斑，生成與所述目標遙感衛星影像對應的地表覆蓋圖斑矢量數據；
9、步驟5，地類標簽影像生成，按照所述目標遙感衛星影像的地理范圍、地理空間參考、空間分辨率，以及地表覆蓋圖斑的地類代碼，設定柵格化參數，對經過篩選的所述地表覆蓋圖斑矢量進行柵格化處理，生成與所述目標遙感衛星影像對應的單波段地類標簽影像；其中，所述地類標簽影像的柵格像素值為地表覆蓋圖斑的地類代碼；
10、步驟6，地類標簽影像掩膜處理，首先，應用所述影像有效區柵格掩膜文件對所述地類標簽影像進行掩膜處理，使得地類標簽影像與所述目標遙感衛星影像的黑邊有一致的對應分類值；其次，應用所述柵格云掩膜文件對所述地類標簽影像進行掩膜處理，使得地類標簽影像與所述目標遙感衛星影像的云覆蓋區域有一致的對應分類值；
11、步驟7，樣本影像切片，遍歷所述可變格網，對每一個格網單元，根據格網單元的地理范圍，分別裁剪輸出指定地理范圍的所述目標遙感衛星影像的切片單元和所述掩膜后地類標簽影像的切片單元，從而，兩者構成一份樣本影像。
12、其中，步驟1所述的數據獲取和有效性檢查，包括數據的格式要求和數據有效性檢查。
13、數據的格式要求：獲取空間分辨率優于2米分辨率的4波段tiff格式的多光譜影像數據或空間分辨率30米的166個或330個波段tiff格式的高光譜影像數據，文件名需要符合影像命名規范便于自動搜索；獲取地表覆蓋分類矢量數據，由于其數據量巨大，需按照行政區分別存儲為shapefile格式，并且其屬性字段應至少包含名為classid的整型字段代表地類代碼。其中有地物類型圖斑，針對圖斑進行數據有效性檢查，并幾何圖形修復，獲取縣界行政區劃邊界矢量文件為多邊形shapefile；將上述三種類型文件進行空間配準，并保證空間參考一致；
14、數據有效性檢查包括：
15、(1)短線段-線段短于與幾何關聯的控件參考的系統單位所允許的長度；
16、(2)空幾何-該要素不具有幾何或則shape字段為空；
17、(3)不正確的環走向-面的環沒有正確地定向(外環-順時針，內環-逆時針)；
18、(4)不正確的線段走向本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：在步驟1中，數據的格式要求為：獲取空間分辨率優于2米分辨率的4波段TIFF格式的多光譜影像數據或空間分辨率30米的166個或330個波段TIFF格式的高光譜影像數據，文件名需要符合影像命名規范便于自動搜索；獲取地表覆蓋分類矢量數據，需按照行政區分別存儲為Shapefile格式，并且其屬性字段應至少包含名為CLASSID的整型字段代表地類代碼；其中有地物類型圖斑，針對圖斑進行數據有效性檢查，并幾何圖形修復，獲取縣界行政區劃邊界矢量文件為多邊形Shapefile；將上述三種類型文件進行空間配準，并保證空間參考一致。
3.根據權利要求1所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：在步驟1中，數據有效性檢查包括：
4.根據權利要求1或2或3所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：針對矢量文件中的圖斑，
5.根據權利要求4所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：圖斑幾何圖形數據有效性檢查，遵循OGC?SFSQL標準所定義的多邊形有效性的規則：(1)多邊形的環必須閉合；(2)內環必須位于外環的內部；(3)環不能自相交，它們不能相互接觸，也不能交叉；(4)除了在某個點接觸，環不能與其他環接觸。
6.根據權利要求1所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：在步驟2中，可變格網生成，包括：基于遙感衛星影像數據，自定義標準格網規格；生成完全覆蓋影像并且符合規格的格網；保證格網單元之間存在指定寬度的重疊區域；格網單元大小和格網間重疊寬度由外部輸入。
7.根據權利要求1所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：在步驟3中，影像有效區及掩膜生成，影像有效區矢量用于行政區篩選，進而篩選相關的地表覆蓋圖斑，影像有效區掩膜柵格用于地類標簽的掩膜處理，使得地類標簽與所述目標遙感衛星影像取得一致。
8.根據權利要求1所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：在步驟4中，檢查是否存在經過圖斑簡化處理后的縣級行政區矢量數據，如果不存在，則依次提取行政區圖斑的外包矩形，生成對應的簡化縣級行政區矢量數據；對所述影像有效區多邊形矢量數據和所述簡化縣級行政區劃矢量數據進行疊加分析，篩選出相關行政區；然后，遍歷相關行政區，對每一個行政區，檢查是否存在經過圖斑簡化處理后的地表覆蓋分類矢量數據，如果不存在，則依次提取地表覆蓋圖斑的外包矩形，生成對應的簡化地表覆蓋矢量數據；遍歷相關行政區，對每一個行政區，用所述影像有效區多邊形矢量數據和該行政區的簡化地表覆蓋分類矢量數據進行疊加分析，篩選出相關的簡化地表覆蓋圖斑，從而依據所述圖斑的標識號，檢索出地表覆蓋的原始圖斑，生成與所述目標遙感衛星影像對應的地表覆蓋圖斑矢量數據。
9.根據權利要求1所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：在步驟5中，對于本步驟輸入的篩選后地表覆蓋圖斑，其地理范圍應大于或等于所述目標遙感衛星影像的地理范圍；地表覆蓋圖斑包含的CLASSID的整型字段代表地類代碼，該地類代碼將作為矢量柵格化后對應位置的柵格像素值。
10.根據權利要求1所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：在步驟7中，具體為：每份樣本包含兩個TIFF格式的輸出文件，其文件命名規則為N+7位緯度值+E+8位經度值+_+8位日期+LABEL.TIF或N+7位緯度值+E+8位經度值+_+8位日期+IMAGE.TIF；文件名中的經、緯度值為原值乘以100000后的整數值，位數不足需要數值前面補零，文件名中的日期為所述目標遙感衛星影像的成像日期。
...【技術特征摘要】
1.一種基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：在步驟1中，數據的格式要求為：獲取空間分辨率優于2米分辨率的4波段tiff格式的多光譜影像數據或空間分辨率30米的166個或330個波段tiff格式的高光譜影像數據，文件名需要符合影像命名規范便于自動搜索；獲取地表覆蓋分類矢量數據，需按照行政區分別存儲為shapefile格式，并且其屬性字段應至少包含名為classid的整型字段代表地類代碼；其中有地物類型圖斑，針對圖斑進行數據有效性檢查，并幾何圖形修復，獲取縣界行政區劃邊界矢量文件為多邊形shapefile；將上述三種類型文件進行空間配準，并保證空間參考一致。
3.根據權利要求1所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：在步驟1中，數據有效性檢查包括：
4.根據權利要求1或2或3所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：針對矢量文件中的圖斑，需進行圖斑幾何圖形數據有效性檢查，應滿足shapefile格式多邊形要素類的規范性。
5.根據權利要求4所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：圖斑幾何圖形數據有效性檢查，遵循ogc?sfsql標準所定義的多邊形有效性的規則：(1)多邊形的環必須閉合；(2)內環必須位于外環的內部；(3)環不能自相交，它們不能相互接觸，也不能交叉；(4)除了在某個點接觸，環不能與其他環接觸。
6.根據權利要求1所述的基于多/高光譜影像和地表覆蓋數據可變格網樣本批量生成方法，其特征在于：在步驟2中，可變格網生成，包括：基于遙感衛星影像數據，自定義標準格網規格；生成完全覆蓋影像并且符合規格的格網；保證格網單元之間存在指定寬度的重疊區域；格網單元大小和格網間重疊寬度由外部輸入。
7.根據權利要求1所述的基于多/...
【專利技術屬性】
技術研發人員：梁樹能，李冰，李陽，張寧，魏英娟，魏紅艷，肖晨超，
申請(專利權)人：自然資源部國土衛星遙感應用中心，
類型：發明
國別省市：
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