【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于大地測量，具體涉及一種基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法、裝置和介質。
技術介紹
1、沙丘運動作為風沙危害的主要形式之一，沙丘移動破壞和掩埋設施、建筑、道路、農場，造成農田沙化及草場植被退化，對區域生態安全、基礎設施建設及人民群眾生命財產均造成嚴重威脅。在風力作用下，新月形沙丘迎風坡的沙源物質經歷吹蝕后在背風坡堆積，引起沙丘移動以及移動過程中的形態變化，準確地估算沙丘的運動參數能更精確的得到沙丘的運動量以及摸清沙丘運動規律。
2、針對于單一新月形沙丘的形態測量及運動規律，目前大致有兩類方法，第一類是基于衛星影像提取沙丘典型特征點，通過跟蹤特征點在不同時間的變化量或平均變化量來計算沙丘整體的運動參數，其中典型特征點包括沙丘迎風坡坡腳線中心點、背風坡坡腳線中心點、沙脊線最高點、沙丘兩翼角點，而在實際情況中單個沙丘的形態在移動過程中是不斷變化的，在下一時期中難以確定所對應的特征點位置。第二類方法利用某一時期對沙丘提取的多個特征點計算質心坐標來代表沙丘的中心位置，通過不同時期的沙丘質心坐標的變化參數來表征沙丘的整體運動參數。然而，沙漠區風況環境復雜，導致沙丘兩翼變化最為顯著，進而計算沙丘質心坐標會發現質心向沙丘兩翼偏移，導致沙丘運動距離和方向與沙丘實際運動不符。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法、裝置和介質，提高估算新月形沙丘運動參數的準確性。
2、為實現上述技術目的，本專利技術采用如下技術方案：>
3、一種基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法，包括：
4、步驟1，獲取任意兩期覆蓋待研究單一新月形沙丘的光學遙感影像；
5、步驟2，從每期光學遙感影像中提取新月形沙丘的以下特征線：迎風坡坡腳線、背風坡坡腳線、沙脊線，連接新月形沙丘的兩翼角點并將該連接線作為輔助線；
6、步驟3，對每條特征線，選擇其中距離輔助線最遠的像素點作為該特征線的特征點；
7、步驟4，對兩期提取到的每種特征線，基于每期該特征線的特征點至另一期該特征線的距離，計算該特征線在前后兩期之間的移動距離；綜合三種特征線的移動距離，得到新月形沙丘在該兩期之間的移動距離和移動速度；
8、步驟5，根據前期光學遙感影像中迎風坡坡腳線、背風坡坡腳線和沙脊線各特征點的相互連線，以及新月形沙丘在該兩期之間移動距離的正負值，確定迎風坡坡腳線、背風坡坡腳線以及新月形沙丘在該兩期之間的移動方向。
9、進一步地，所述光學遙感影像選用分辨率超過10米的光學衛星影像。
10、進一步地，所述對兩期提取到的每種特征線，基于每期該特征線的特征點至另一期該特征線的距離，計算該特征線在前后兩期之間的移動距離，具體包括：
11、設前后兩期提取到的某種特征線分別為l1、l2，對應的特征點分別為a1、a2；
12、將特征線l1、l2基于其物理坐標位置放至同一圖層內；然后在該圖層內：在特征線l2上找到某點b2，且滿足該點b2與特征點a1的連線b2a1為特征線l2在該點b2處的垂線，則特征點a1與點b2之間的距離即為特征點a1至特征線l2的距離d1；按相同方法得到特征點a2至特征線l1的距離d2；
13、取距離d1與距離d2的平均值作為當前計算特征線在前后兩期之間移動距離的幅值；
14、判斷特征點a1指向特征點a2的方向與正東南方向之間的矢量角是否小于90度：若矢量角小于90度，則將當前計算特征線在前后兩期之間的移動距離取正值；若矢量角大于90度，則將當前計算特征線在前后兩期之間的移動距離取負值。
15、進一步地，取沙脊線、背風坡坡腳線、迎風坡坡腳線這三種特征線分別在該兩期之間移動距離的平均值，作為新月形沙丘在該兩期之間的移動距離；再根據該兩期之間的時間間隔t計算新月形沙丘在該兩期之間的移動速度；表示為：
16、
17、式中，d、v分別為新月形沙丘在該兩期之間的移動距離和移動速度，ds,db,dy分別表示沙脊線、背風坡坡腳線、迎風坡坡腳線這三種特征線分別在該兩期之間的移動距離。
18、進一步地，步驟5確定移動方向具體包括：
19、步驟5.1，將前期光學遙感影像提取到的每種特征線的特征點之間兩兩相互連接；
20、步驟5.2，將迎風坡坡腳線、背風坡坡腳線和沙脊線的特征點分別記為y1、b1、s1，得到相互連接線y1b1、b1s1、y1s1，則：
21、計算連接線y1s1與南北方向的兩個夾角α1,α2：若新月形沙丘在該兩期之間移動距離為正值，則迎風坡坡腳線在兩期之間移動的方位角取兩個夾角α1,α2中的較小值；若新月形沙丘在該兩期之間移動距離為負值，則迎風坡坡腳線在兩期之間移動的方位角取兩個夾角α1,α2中的較大值；
22、計算連接線b1s1與南北方向的兩個夾角β1,β2：若新月形沙丘在該兩期之間移動距離為正值，則背風坡坡腳線在兩期之間移動的方位角取兩個夾角β1,β2中的較小值；若新月形沙丘在該兩期之間移動距離為負值，則背風坡坡腳線在兩期之間移動的方位角取兩個夾角β1,β2中的較大值；
23、計算連接線y1b1與南北方向的兩個夾角γ1,γ2：若新月形沙丘在該兩期之間移動距離為正值，則新月形沙丘在兩期之間移動的方位角取兩個夾角γ1,γ2中的較小值；若新月形沙丘在該兩期之間移動距離為負值，則新月形沙丘在兩期之間移動的方位角取兩個夾角γ1,γ2中的較大值。
24、一種基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算裝置，包括：
25、數據獲取模塊，用于：獲取任意兩期覆蓋待研究單一新月形沙丘的光學遙感影像；
26、特征線與輔助線制作模塊，用于：從每期光學遙感影像中提取新月形沙丘的以下特征線：迎風坡坡腳線、背風坡坡腳線、沙脊線，連接新月形沙丘的兩翼角點并將該連接線作為輔助線；
27、特征點提取模塊，用于：對每條特征線，選擇其中距離輔助線最遠的像素點作為該特征線的特征點；
28、移動距離與速度計算模塊，用于：對兩期提取到的每種特征線，基于每期該特征線的特征點至另一期該特征線的距離，計算該兩期之間基于該特征線的移動距離；綜合三種特征線的移動距離，得到新月形沙丘在該兩期之間的移動距離和移動速度；
29、移動方向確定模塊，用于：對同期提取到的迎風坡坡腳線和背風坡坡腳線，分別基于其特征點至沙脊線的特征點的連線，確定對應的移動方向；并基于迎風坡坡腳線的特征點和背風坡坡腳線的特征點之間的連線，確定新月形沙丘當前的移動方向。
30、進一步地，所述對兩期提取到的每種特征線，基于每期該特征線的特征點至另一期該特征線的距離，計算該兩期之間基于該特征線的移動距離，具體包括：
31、設前后兩期提取到的某種特征線分別為l1、l2，對應的特征點分別為a1、a2；
32、將特征線l1、l2基于其物理坐標位置放至同一圖層內；然后在該圖層內：本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法，其特征在于，所述光學遙感影像選用分辨率超過10米的光學衛星影像。
3.根據權利要求1所述的基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法，其特征在于，所述對兩期提取到的每種特征線，基于每期該特征線的特征點至另一期該特征線的距離，計算該特征線在前后兩期之間的移動距離，具體包括：
4.根據權利要求1所述的基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法，其特征在于，取沙脊線、背風坡坡腳線、迎風坡坡腳線這三種特征線分別在該兩期之間移動距離的平均值，作為新月形沙丘在該兩期之間的移動距離；再根據該兩期之間的時間間隔T計算新月形沙丘在該兩期之間的移動速度；表示為：
5.根據權利要求1所述的基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法，其特征在于，步驟5確定移動方向具體包括：
6.一種基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算裝置，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述的基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算裝
8.根據權利要求6所述的基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算裝置，其特征在于，取沙脊線、背風坡坡腳線、迎風坡坡腳線這三種特征線分別在該兩期之間移動距離的平均值，作為新月形沙丘在該兩期之間的移動距離；再根據該兩期之間的時間間隔T計算新月形沙丘在該兩期之間的移動速度，表示為：
9.根據權利要求6所述的基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算裝置，其特征在于，移動方向具體確定方法：
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1～5中任一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法，其特征在于，所述光學遙感影像選用分辨率超過10米的光學衛星影像。
3.根據權利要求1所述的基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法，其特征在于，所述對兩期提取到的每種特征線，基于每期該特征線的特征點至另一期該特征線的距離，計算該特征線在前后兩期之間的移動距離，具體包括：
4.根據權利要求1所述的基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法，其特征在于，取沙脊線、背風坡坡腳線、迎風坡坡腳線這三種特征線分別在該兩期之間移動距離的平均值，作為新月形沙丘在該兩期之間的移動距離；再根據該兩期之間的時間間隔t計算新月形沙丘在該兩期之間的移動速度；表示為：
5.根據權利要求1所述的基于遙感影像的新月形沙丘運動參數估算方法，其特征在于，步驟5確定移動方向具體包括：
【專利技術屬性】
技術研發人員：王會強，李琛琛，李瑞平，馮志敏，
申請(專利權)人：內蒙古農業大學，
類型：發明
國別省市：
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