基于规则的面向对象分类与监督分类对比研究——以WorldView-2影像为例

针对传统监督分类方法在处理高分辨率影像时会产生“同物异谱,同谱异物”的现象,本文以杭州市WorldView-2遥感影像数据作为基础数据源,设计了一种基于规则的面向对象分类方法(ROOC)以提取研究区域地物,提高地物分类精度。首先,针对不同地物的光谱特征差异构建分类规则函数;其次,依据地物图斑在不同分割层下的大小及形状不一致的特征,引入特征波段并参与多尺度分割;最后,将光谱特征分类规则函数与多尺度分割结果相结合构建ROOC方法,通过目视评价和定量分析的方法与MLC、SVM和NNC 3种监督分类结果进行对比。结果表明,ROOC方法的总体分类精度为81.5%,较MLC、SVM、NNC分别提高了10.0%、10.5%、8.0%;总体Kappa系数为0.7685,较MLC、SVM、NNC分别提高了0.1278、0.1295、0.1057。因此,ROOC方法通过将地物光谱特征差异与多尺度分割相结合,能够更准确地识别WorldView-2影像中光谱特征相近的地物,能有效减少地物混分现象,提高分类精度。

西沙群岛岛礁区域WorldView-2影像大气校正

高空间分辨率WorldView-2多波段影像方法在岛礁遥感监测方面应用潜力很大,但大气校正精度对其定量化应用有着重要影响。文章针对海洋遥感中WorldView-2影像大气校正的问题,改进传统的暗目标校正方法,以清、深海水和岛屿纯浓密植被作为暗目标,对西沙群岛岛礁区域进行应用示范,实现了各波段的大气校正。结果显示,该方法得到的结果无论从光谱形状还是地物反射率值,大气校正前后反射率值与现场实测值都能够较好吻合。

基于EM38和WorldView-2影像的土壤盐渍化建模研究

在干旱半干旱地区,土壤盐渍化是常见的土地退化问题之一。本研究选取于田县克里雅河上游边缘典型盐渍化区域作为研究靶区,通过EM38大地电导率仪实测土壤表观电导率,提取不同系数下的土壤调节植被指数(SAVI),分析了 SAVI指数与土壤电导率间的相关性,并利用同时期WorldView-2影像的敏感波段建立了基于高分辨率影像数据的土壤盐渍化偏最小二乘回归(PLSR)模型并进行了精度验证。结果表明:①从遥感影像提取SAVI指数时,在系数(Z)调节范围内选取固定系数值,系数值(间隔为0.1)从0.1变化到1.0的过程中,相应提取的SAVI指数与土壤电导率的相关性明显提升,相关性系数(r)从0.30提高到0.50,并通过显著性检验(P<0.01).②选取的SAV1.0、B6、B7、B8四种变量中,以SAVI1.0+B6+B8为变量组合所建立的PLSR模型为最优,该模型较其他变量组合建模的决定系数(R^2p)提高了 0.11,因此,在研究区该模型具有更好的预测能力,模型精度为RMSEc=0.77 dS/m、Rc^2=0.68.RMSEp=0.79dS/m、RP^2=0.66, RPD=2.2。

基于最优特征空间构建的随机森林算法在WorldView-2影像分类中的适用性研究

目前面向对象的分类研究中,对于研究区影像的分割尺度问题多以试验者的多次试验以及主观推断为主,缺乏定量化的评价标准。同时,在对遥感影像分类的算法选择以及在分类过程中,有效特征空间的选取均存在一定程度的主观性。针对遥感影像面向对象分类过程中分割尺度选择盲目及分类空间构造主观性较强的问题,以World View-2遥感影像数据为例,首先利用改进的全局最优分割尺度的方法获取研究区影像的最优分割尺度,在此基础上选取了研究区分割对象的48个特征,利用OOB误分率对各个特征的重要性排序;然后按重要性顺序以5为步长讨论特征数量对分类精度的影响,构建了用于分类的最优特征空间;最后将采用最优特征空间的随机森林算法获得的最佳分类结果,与面向对象的最邻近像元、决策树以及支持向量机分类算法进行了比较。结果表明,用于分类的特征数量与分类精度之间,并不是简单的正相关关系;与面向对象的最邻近像元、决策树以及支持向量机分类算法相比,利用最优特征空间进行随机森林分类的分类精度最高,表明该方法更适合于高分辨率World View-2数据的分类。

基于WorldView-2影像的土壤含盐量反演模型

针对WorldView-2影像高空间分辨率评价其定量反演土壤含盐量的能力,以盐渍化现象较为明显的新疆克里雅河流域为研究对象,基于WorldView-2影像和实测高光谱数据,利用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和BP人工神经网络(back propagation artificial neural networks,BP ANN)方法建立定量反演该流域土壤含盐量模型并做出研究区高空间分辨率土壤含盐量分布图。结果表明:1)利用实测高光谱数据和影像数据分别建立的2种模型中BP神经网络模型预测精度都高于PLSR模型,其中基于影像数据建立的6:8:1结构的3层BP神经网络模型决定系数R2、均方根误差RMSE、相对分析误差RPD分别为0.851、0.979、2.337,模型的稳定性和预测能力都优于PLSR模型(R2、RMSE、RPD分别为0.814、1.139、2.007)。2)利用WorldView-2影像提高了土壤含盐量制图的空间分辨率,归一化植被指数NDVI和比例植被指数RVI较有效降低了植被覆盖与土壤水分对预测精度的影响。该文建立的考虑植被覆盖与土壤水分定量反演土壤含盐量的模型不需要复杂的参数,一定程度上满足了干旱、半干旱地区的盐渍化监测需求,可以促进WorldView-2等高空间分辨率卫星在盐渍化监测中的进一步应用。

WorldView-2影像的水深探测能力

以中国南海东岛周边海域为研究区域,利用波段组合法开展高分辨World View-2影像的水深探测能力研究,分别建立单波段、双波段和多波段模型,进行精度评价。结果表明:多波段模型反演效果最好,双波段次之,单波段最差;各波段水深探测能力比较:绿波段﹥全色波段﹥蓝波段﹥红波段;前视影像比后视影像的水深反演精度略高,全色波段在水深探测中具有重要作用。

基于WorldView-2影像的外来物种薇甘菊入侵遥感监测

为了探究利用高分辨率影像进行外来物种薇甘菊Mikania micrantha遥感监测,以WorldView-2影像为数据源,利用面向对象的分类方法,对深圳市薇甘菊进行遥感监测。研究结果表明:利用WorldView-2影像进行薇甘菊的最佳波段组合为364波段(近红外波段、海岸波段、红色波段),薇甘菊的制图精度为83.33%,用户精度为81.08%,总体精度为87.5%,且其他地物类型的分类精度也比较高,都达到80%以上,取得较好的监测结果,突破了人工调查周期长,主观性强等缺点,在监测手段、方法以及时间上更加具有优势。因此,基于WorldView-2影像面向对象方法进行薇甘菊遥感信息提取具有良好的应用价值。

基于WorldView-2影像城市绿地信息提取研究

以深圳市城市绿地为例,对遥感影像进行最佳波段组合、缨帽变换及主成分分析处理,并提取各地物在经处理后影像上的灰度值,利用决策树分类技术进行分类。结果表明:WorldView-2影像经过缨帽变换以及主成分分析处理后,能够明显增强影像的纹理信息,突出地物特征,并以各地物在经过缨帽变换及主成分分析处理的灰度值作为决策树分类的阈值,与以往的只利用个波段的灰度值及植被指数等作为阈值相比,精度明显提高,方法也得到改善,分类的总体精度、Kappa系数分别为90.36%、0.88,精度比较高,获得比较好的分类结果,但建设用地和耕地、绿地和耕地之间存在错分现象比较严重,主要是由于它们之间的纹理以及地物的光谱特征相似导致的。

WorldView-2影像在新疆迪木那里克地区火山沉积变质型铁矿勘查中的应用

采用WorldView-2高分辨率遥感影像,在研究新疆阿尔金迪木那里克地区的火山沉积变质型铁矿遥感地质特征的基础上,建立了基于WorldView-2影像的火山沉积变质型铁矿遥感找矿模型,并利用该模型在迪木那里克地区圈定了磁铁矿找矿目的层,为该区寻找火山沉积变质型铁矿提供了重要线索。

WorldView-2影像的湿地典型挺水植物群落含水量估算研究——以北京野鸭湖湿地为例

利用多光谱遥感技术定量估算野鸭湖湿地挺水植物的含水量.基于典型挺水植物的实测冠层光谱及其对应样方的叶片含水量和叶面积指数LAI数据,首先对芦苇和香蒲的地面实测光谱进行重采样,以模拟WorldView-2影像的光谱,然后利用模拟光谱分别构建芦苇和香蒲任意两波段反射率组合而成的比值(SR)和归一化差值植被指数(NDVI),通过分析植被指数与CWC(冠层含水量,Canopy Water Content)的相关关系,选择与CWC显著相关的植被指数,并通过单变量线性与非线性拟合的分析方法确定监测不同挺水植物群落的最佳植被指数,建立估算模型;结合覆盖研究区的WorldView-2高分辨率多光谱影像,对研究区的挺水植物群落CWC进行反演及制图.结果表明,基于模拟WorldView-2影像光谱构建的比值(SR)和归一化差值植被指数(NDVI)与CWC的总体相关性较高;SR(8,3)芦苇为估算CWC芦苇的最优植被指数,估算模型为y=0.005x+0.003,NDVI(8,3)香蒲为估算CWC香蒲的最优植被指数,估算模型为y=2.461x2-0.313x+0.032,通过交叉检验,CWC芦苇和CWC香蒲的预测精度分别为87.42%和82.12%,预测精度较为理想;利用实测数据对反演的CWC空间分布图进行了验证,通过验证,芦苇和香蒲影像估算CWC的均方根差(RMSE)分别为0.0048和0.0052,估算精度分别为83.56%和80.31%,表明利用WorldView-2高分辨率多光谱影像反演湿地挺水植物群落CWC具有较高的可行性.

基于WorldView-2影像和随机森林算法的天山云杉蓄积量反演

【目的】研究林地遥感因子与蓄积量的关系来反演天山云杉林分蓄积量,为新疆天然林保护工程实施后天山云杉生态恢复与科学管理提供参考依据。【方法】以新疆天山西部巩留县恰国家西森林公园的天山云杉(Picea schrenkiana var.tianshanica)为研究对象,以样地内每木检尺为依据,基于WorldView-2影像,使用eCognition Developer提取样地的光谱信息、纹理因子与植被指数三种遥感因子,通过随机森林算法建立模型反演天山云杉林分蓄积量。【结果】提取的24种遥感因子,筛选出对蓄积量影响最大的5种特征变量,分别为NDVI1、NDVI2、RVI2、均一性(Homogeneity)与相关性(Correlation),建立随机森林回归模型,解释度高达81.27%,决定系数R^(2)=0.8648(P<0.05),估测样地蓄积量精度为86.38%。【结论】建立的随机森林回归模型可以有效地反演天山云杉林林分蓄积量。

利用规则对Worldview-2影像进行地物信息提取研究

研究针对Worldview-2影像的地物特征,采用一种多层次规则的面向对象地物提取方法,通过建立和执行各类地物的提取规则,从多尺度分割产生的影像对象中提取不同地物。实地验证结果表明,该方法提取地物的总精度为84.2%,Kappa系数为0.791。建筑物、道路、耕地和裸地相混合误提现象较多,主要是由于这4种地物的光谱特征相似导致,应选用更敏感的识别参量或建立更高效的识别规则以提高识别精度。

基于WorldView-2影像的地理国情更新DOM制作

地理国情监测是测绘地理信息部门实现测绘战略转变和长远发展的切入点,开展地理国情监测,是新时期测绘工作义不容辞的历史使命。因此,测绘大队紧跟形势发展,积极参与了第一次地理国情普查项目。该文针对World View-2影像数据,大批量的DOM制作采用非传统方式来满足大批量的生产需要。

WorldView-2影像数据融合方法比较研究——以在四川省地理国情监测项目中应用为例

WorldView-2影像数据是四川省地理国情监测项目的重要数据源。项目通过使用Brovey、Ehlers、HPF、HIS、PCA、Wavelet、PanSharpen、Gram-Schimdt八种不同的数据融合方法对其全色和多光谱影像进行融合;并从清晰度、纹理和色调进行定性分析。从标准差、信息熵、平均梯度、偏差指数、相关系数和光谱扭曲程度进行定量评价;并通过FeatureStation GeoEX解译对比,研究融合结果的可用性。结果表明:基于PanSharpen变换融合方法产生的遥感图像失真较小,同时很大程度地保持了高分辨率全色波段的空间纹理细节信息,是一种适合于WorldView-2影像融合的较好方法;同时,与原始多光谱影像相比,具有更好的解译效果。

WorldView-2影像的红叶松树识别研究

危险性林业有害生物每年都会造成大面积的严重的森林灾害发生,给国民经济和林业生态环境带来了巨大损失,及时对其发生发展情况进行监测具有重要意义。本文旨在探讨利用高空间分辨率遥感影像识别红叶松树的可行性,从而为单株木灾害监测与防治提供一种快速有效的技术途径。采用World View-2多光谱数据,基于二次型分类器,研究了红叶松树的识别方法。通过Fisher线性判别分析发现,World View-2的红、绿、蓝3个波段蕴含着丰富的红叶松树信息。据此,基于全部8个波段和红、绿、蓝3个波段分别进行了分类,分类精度基本相同。结果表明,仅利用红、绿、蓝3个波段也可以完成红叶松树的识别,从而有效地实现了数据降维,更为我国"高分二号"数据的应用开辟了新领域。由于林相条件的差异性和复杂性,遥感数据分辨率的选择对于单木灾害的识别非常重要,研究发现,2 m分辨率多光谱遥感数据非常适合红叶松树的提取,且从数据时相上来说,最好选取6—9月份的遥感影像,以减少其他变色植被的干扰,提高监测精度和工作效率。

面向对象的那曲WorldView-2影像的分类

随着WorldView-2卫星的发射,首次出现了8波段多光谱高分辨率商业卫星。高分辨率影像包含丰富的空间结构信息和地理特征信息,采用传统的基于像元的影像分析方法精度明显达不到要求。为了提高精度,本文以西藏那曲为研究区,利用面向对象的方法对那曲的WorldView-2影像进行分类,采用模糊分类法,利用所分地物的特征确定类别,针对西部地区干旱河流的特殊情况,提出了一种基于地物空间轮廓特征的分类方法,分类结果较好。

DEM支持下WorldView-2影像的单片定位

WorldView-2卫星是高分辨率遥感影像发展的一个重要里程碑。探索了DEM支持下,分别基于严格物理模型和有理函数模型的WorldView-2影像单片定位原理和过程,并以某地区WorldView-2影像及其对应的1∶10 000 DEM作为试验数据,对比研究了在不同控制条件下,基于严格物理模型的单片定位、基于有理函数模型的单片定位以及基于有理函数模型的立体定位的定位结果。

利用WorldView-2影像测制困难地区地形图的技术探讨

针对测制困难地区地形图的特点,介绍了利用WorldView-2卫星影像测制困难地区地形图的技术流程,总结了提高成果质量的方法,对困难地区地形图大面积测制工作进行了有益的探索。

利用WorldView-2影像生产1:10000测绘产品的可行性试验

笔者介绍了卫星遥感影像适用于在较平坦区域生产测绘产品的可行性,总结了利用影像进行1:10000测绘产品生产试验的主要结论,分析了利用影像作为数据源实际生产1:10000测绘产品的情况。

WorldView-2影像正射纠正实验研究

采用RPC模型对一个试验区WorldView-2高分辨率卫星影像进行的正射纠正处理，表明在4角点布置条件下，纠正精度可达到0．32m．能够满足国家1：10000比例尺正射影像的更新要求。