本发明涉及遥感影像工程施工范围提取，尤其涉及一种水利枢纽工程施工范围提取方法和系统。
背景技术：
1、水利工程是为了控制、利用和保护地表及地下的水资源与环境而修建的各项工程建设的总称，为消除水害和开发利用水资源而修建的工程。按其服务对象分为防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、航道和港口工程、供水和排水工程、环境水利工程、海涂围垦工程等。可同时为防洪、供水、灌溉、发电等多种目标服务的水利工程，称为综合利用水利工程。水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸、进水口、渠道、渡漕、筏道、鱼道等不同类型的水工建筑物，以实现其目标。
2、水利工程施工范围具有涉及范围大、地形复杂、地物繁多且交通不便等特点。目前对水利枢纽工程施工范围监督的方法主要有两种，第一，主要靠人工实地巡查，在图纸上勾绘出施工范围的大致分布情况，但是人工实地巡查的方法存在监测不全面不准确、费时费力等缺陷；第二，借助遥感影像，首先，通过人工目视解译的方法在影像上勾绘出施工范围的分布情况，但是人工目视解译存在识别效率低、容易受主观因素影响等缺点，依然无法完整的获得水利枢纽工程施工范围；其次，基于遥感影像获得的数字正射影像图的分辨率之间的差异，导致无法保障数字正射影像结果的准确性和完整性。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水利枢纽工程施工范围提取方法，本发明的方法可实现对水利枢纽工程施工范围快速和准确的提取，从而有助于科学开展施工。
2、本发明提供了一种水利枢纽工程施工范围提取方法，包括如下步骤：
3、s1、收集水利枢纽工程施工阶段同时期的中低分辨率卫星遥感影像和高分辨率卫星遥感影像，并分别通过影像预处理，制备成中低分辨率的数字正射影像图和高分辨率的数字正射影像图；
4、s2、基于区域的图像分割方法对所述中低分辨率的数字正射影像图进行处理，获得第一待提取图像；
5、s3、基于纹理的图像分割方法对所述高分辨率的数字正射影像图进行处理，获得第二待提取图像；
6、s4、采用rgb影像中红色通道提取所述第一待提取图像中的红色屋顶建筑物的像元值，将从第一待提取图像中提取的红色屋顶建筑物的像元值转化为红色屋顶建筑物的灰度值，将第一待提取图像中灰度值大于第一待提取图像中红色屋顶建筑物的灰度值的区域作为中低分辨率的水利枢纽工程施工范围；计算第一待提取图像中中低分辨率的水利枢纽工程施工范围中的图斑的面积，去除第一待提取图像中图斑的面积小于预设阈值的图斑，获得具有中低分辨率的水利枢纽工程施工范围；
7、s5、采用rgb影像中红色通道提取所述第二待提取图像中的红色屋顶建筑物的像元值，将从第二待提取图像中提取的红色屋顶建筑物的像元值转化为红色屋顶建筑物的灰度值，将第二待提取图像中灰度值大于第二待提取图像中红色屋顶建筑物的灰度值的区域作为高分辨率的水利枢纽工程施工范围；计算第二待提取图像中高分辨率的水利枢纽工程施工范围中的图斑的面积，去除第二待提取图像中图斑的面积小于预设阈值的图斑，获得具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围；
8、s6、对s4获得的具有中低分辨率的水利枢纽工程施工范围和s5获得的具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围进行叠加分析，获得最终水利枢纽工程施工范围。
9、进一步的，所述s6中叠加分析的具体过程包括：以提取的具有中低分辨率的水利枢纽工程施工范围为基础，以提取的具有中低分辨率的水利枢纽工程施工范围的施工边界的任意一点为起点a，以中低分辨率的空间分辨率的1.5倍为搜索半径，从起点a沿着中低分辨率的水利枢纽工程施工范围的施工边界开始搜索具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围的边界矢量，获得搜索结果，根据搜索结果判定是否进行叠加分析。
10、进一步的，所述对搜索结果进行分析判定是否叠加具体为：当搜索到具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围的边界矢量时，选取具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围的边界矢量作为水利枢纽工程施工范围的边界矢量，当未搜索到具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围的边界矢量时，选取具有中低分辨率的水利枢纽工程施工范围的边界矢量作为水利枢纽工程施工范围的边界矢量。
11、进一步的，所述s2中基于区域的图像分割方法对所述中低分辨率的数字正射影像图进行处理，获得第一待提取图像，具体步骤包括：
12、s21：采用分割算子将中低分辨率的数字正射影像图随机分割为子区域影像图集合；
13、s22：采用灰度共生矩阵评价所述子区域影像图集合的纹理相似性，计算子区域影像图集合中子区域影像图之间的光谱角距离，采用所述光谱角距离评价子区域影像图集合的光谱相似性；
14、s23：基于所述纹理相似性和所述光谱相似性，使用分形网络演化算法对子区域集合进行合并重组，获得所述第一待提取图像。
15、6.进一步的，所述s3中，基于纹理的图像分割方法对所述高分辨率的数字正射影像图进行处理，获得第二待提取图像，具体步骤包括：
16、s31：通过灰度共生矩阵提取高分辨率的数字正射影像图每个像素点的纹理特征值；
17、s32：将纹理特征值转化为特征向量：提取高分辨率的数字正射影像图每个像素点的纹理特征值按照设定顺序组成一个特征向量；
18、s33：使用主成分分析法对特征向量进行降维，使用k均值聚类算法对降维后的特征向量聚类，获得第二待提取图像。
19、进一步的，所述红色屋顶建筑物的像元值在200-255之间。
20、进一步的，所述s1中影像预处理包括：分别对水利枢纽工程施工阶段的中低分辨率卫星遥感影像和高分辨率卫星遥感影像进行大气校正处理和几何校正处理。
21、进一步的，本发明还提供了水利枢纽工程施工范围提取的系统，用于执行上述任一种水利枢纽工程施工范围提取方法，包括以下模块：
22、影像收集和影像预处理模块：用于收集水利枢纽工程施工阶段同时期的中低分辨率卫星遥感影像和高分辨率卫星遥感影像，并分别通过影像预处理，制备成中低分辨率的数字正射影像图和高分辨率的数字正射影像图；
23、图像分割模块：与影像收集和影像预处理模块连接，基于区域的图像分割方法对所述中低分辨率的数字正射影像图进行处理，获得第一待提取图像；
24、基于纹理的图像分割方法对所述高分辨率的数字正射影像图进行处理，获得第二待提取图像；
25、图像信息提取模块：与图像分割模块连接，用于提取所述第一待提取图像中具有中低分辨率的水利枢纽工程施工范围和提取所述第二待提取图像中具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围；
26、叠加分析模块：与图像信息提取模块连接，用于将具有中低分辨率的水利枢纽工程施工范围与具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围进行叠加分析，获得最终水利枢纽工程施工范围。
27、本发明实施例具有以下技术效果：
28、1.在对水利枢纽工程施工范围进行提取过程中，采用遥感影像作为本发明进行叠加和提取的基础，在本发明中，为了获得更为准确和完整的水利枢纽工程施工范围，采用遥感影像分别获得中低分辨率的数字正射影像图和高分辨率的数字正射影像图，将获得数字正射影像图进行分割、提取，并将两者提取的结果进行叠加。
29、为了实现中低分辨率的数字正射影像图和高分辨率的数字正射影像图叠加的准确性和完整性，一方面需要在对中低分辨率的数字正射影像图和高分辨率的数字正射影像图实现较为精准的分割，另一方面对分割后的需要叠加的内容充分和精准的提取。为实现这一目的，在进行分割时，考虑中低分辨率的数字正射影像图和高分辨率的数字正射影像图之间的差异性，中低分辨率的数字正射影像图在基于图像的纹理特征和光谱特征更容易实现准确的分割，而高分辨率的数字正射影像图则更具有显著的纹理特征，因此根据数字正射影像图本身的特点实现更为准确的分割，并且还能为进一步对图像内容的提取奠定基础。
30、将分割后的图像进行提取，在本发明中采用的是利用建筑物的灰度值进行提取，但是考虑水利枢纽工程的施工范围较大，并且工程环境较为复杂，导致直接采用灰度值准确提取水利枢纽工程范围内的建筑物信息更为困难。在本发明中，红色屋顶建筑物一方面在水利枢纽工程中更容易实现被rgb红色通道提取，另一方面，红色屋顶建筑物能作为分割水利枢纽工程范围内外的标志性建筑物。因此在本发明中，通过rgb影像中的红色通道提取红色屋顶建筑物的像元值，再通过将红色屋顶建筑物的像元值转换成灰度值，从而作为分割水利枢纽工程的施工范围内外的阈值，有利于实现对施工范围的准确提取。综上所述，通过本发明的方法成功提取更为准确和完整的水利枢纽工程范围。
31、2.本发明的方法简单容易实现，能很好的应用于实践中，从而有助于科学开展施工。
1.一种水利枢纽工程施工范围提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的水利枢纽工程施工范围提取方法，其特征在于，所述s6中叠加分析的具体过程包括：以提取的具有中低分辨率的水利枢纽工程施工范围为基础，以提取的具有中低分辨率的水利枢纽工程施工范围的施工边界的任意一点为起点a，以中低分辨率的空间分辨率的1.5倍为搜索半径，从起点a沿着中低分辨率的水利枢纽工程施工范围的施工边界开始搜索具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围的边界矢量，获得搜索结果，根据搜索结果判定是否进行叠加分析。
3.根据权利要求2所述的水利枢纽工程施工范围提取方法，其特征在于，所述对搜索结果进行分析判定是否叠加具体为：当搜索到具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围的边界矢量时，选取具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围的边界矢量作为水利枢纽工程施工范围的边界矢量，当未搜索到具有高分辨率的水利枢纽工程施工范围的边界矢量时，选取具有中低分辨率的水利枢纽工程施工范围的边界矢量作为水利枢纽工程施工范围的边界矢量。
4.根据权利要求1所述的水利枢纽工程施工范围提取方法，其特征在于，所述s2中基于区域的图像分割方法对所述中低分辨率的数字正射影像图进行处理，获得第一待提取图像，具体步骤包括：
5.根据权利要求1所述的水利枢纽工程施工范围提取方法，其特征在于，所述s3中，基于纹理的图像分割方法对所述高分辨率的数字正射影像图进行处理，获得第二待提取图像，具体步骤包括：
6.根据权利要求1所述的水利枢纽工程施工范围提取方法，其特征在于，所述s1中影像预处理包括：分别对水利枢纽工程施工阶段的中低分辨率卫星遥感影像和高分辨率卫星遥感影像进行大气校正处理和几何校正处理。
7.一种水利枢纽工程施工范围的提取系统，用于执行上述权利要求1-6任一项所述的水利枢纽工程施工范围提取方法，其特征在于，包括以下模块：
