基于MODIS数据的植被指数分析

针对宏观土地覆盖遥感分类的现状,充分利用MODIS相对于AVHRR数据具有的多光谱和分辨率优势,提出了利用MODIS数据进行分类特征选择与提取并结合多时相特征进行宏观土地覆盖分类的分类方法,并进行了分类试验。     

MODIS土地覆盖分类的尺度不确定性研究

以空间异质性较强的枯水期鄱阳湖为研究区,以搭载于同一卫星平台、具有同一观测时间和较高空间分辨率的ASTER数据为参照,分析研究了MODIS数据在土地覆盖分类中由空间尺度带来的不确定性。首先基于MODIS三角权重函数,建立了从ASTER到MODIS的尺度转换方法;然后对不同空间分辨率的数据进行土地覆盖分类,并基于误差矩阵和线性模型分析了MODIS土地覆盖分类结果的误差来源。结果表明,空间分辨率和光谱分辨率与成像方式这两类因素对MODIS与ASTER分类结果差异的贡献比例约为(6.6—11.2):2;MODIS像元尺度对研究区水体的分类不确定性影响较低,而对森林的不确定性影响可达63%。由此可见,在基于MODIS数据的土地覆盖分类研究中,空间尺度所产生的不确定性是比较显著的。这些研究结果对于土地覆盖分类及变化检测、尺度效应和景观生态学不确定性研究,有积极的参考意义。     

基于mGA-SVM算法的高分影像面向对象分类研究

高分辨率遥感卫星影像是获取地物精细类别的重要数据源,快速准确地获取土地利用和土地覆盖分类信息可为土地利用规划、土地管理等提供重要的数据支撑和决策依据。本文开展了高分辨率影像面向对象分类研究,首先,利用多尺度分割方法对高分辨率影像进行分割,基于分割对象,选取不同地物类别样本并计算光谱特征、纹理特征、几何特征。然后,针对特征冗余问题,利用最大相关最小冗余算法选择优先级较高特征,在此基础上结合遗传算法对特征集进行适当扩充(m GA)。在面向对象分类过程中,通过利用遗传算法对支持向量机模型进行快速参数寻优,并在此基础上对分割对象进行分类。最终地物总体精度达到85.93%,Kappa系数为0.828 2。并将分类结果与最近邻分类和随机森林分类结果进行了比较,地物分类精度提高了4.05%和6.81%。实验结果表明:基于m GA特征优化及SVM参数选择进行改进的面向对象的分类方法是有效的。     

面向对象分类提取高分辨率多光谱影像建筑物

初步测试利用基于知识规则的面向对象分类方法从高分辨率Ikonos卫星影像上提取建筑物,包括:融合1 m全色和4 m多光谱波段影像,生成1 m分辨率的多光谱融合影像;分割融合影像;利用影像对象的光谱和空间特征执行基于对象的分类。面向对象分类提取结果与传统的基于像元最大似然分类结果进行对比,表明面向对象分类方法更适用于提取高分辨率遥感影像中的建筑物。     

面向对象方法支持下的土地利用分类

面向对象的影像分析技术在高分辨率影像地物信息的提取中有着重要应用.利用Sentinel-2高分辨率多光谱影像数据,以合肥市包河区作为研究区域,应用多尺度分割技术将影像分割成对象,并对特征空间进行选择和优化,基于面向对象分类方法提取出研究区域最近邻的六种典型地物,分类结果与面向像元的最大似然分类、支持向量机、神经网络的结果进行比较.结果表明:利用面向对象方法进行土地利用分类的总体精度88.90％,Kappa系数为0.8579,优于三种传统的监督分类方法.证明了面向对象的影像分析技术在土地利用分类中的实用性.     

高分辨率多光谱影像城区建筑物提取研究

城区高空间分辨率遥感数据由于存在大量同物异谱和异物同谱现象,应用传统的基于像元光谱分类的方法进行建筑物分类提取难以取得满意的效果。本文发展了一种从高分辨率Ikonos卫星影像上基于知识规则的面向对象分类提取城区建筑物方法,包括如下步骤：(1)融合1m全色和4m多光谱波段影像,生成1m分辨率的多光谱融合影像;（2）分割融合影像;（3）执行基于对象光谱的最近邻监督分类;（4）应用模糊逻辑分类器结合光谱、空间、纹理和上下文特征等知识规则进行建筑物分类。精度统计结果表明,本文提出的分类方法提取城区建筑物取得了93%的精度。     

MODIS数据在积雪检测中的应用

积雪作为影响环境的一个因素,是非常重要的。自1999年Terra卫星升空以来,MODIS数据在环境监测的各个方面得到了广泛的应用。由于MODIS数据的高光谱、高空间分辨率、高时间分辨率等特征,越来越多地应用到积雪监测方面。本文就MODIS数据的积雪检测算法进行了探讨,对森林中雪的检测以及云和雪的区分进行了大量的研究。结果显示：MODIS数据对积雪检测非常有效。     

基于波段选择的MODIS全国土地覆盖分类

以MODIS多光谱和多时相数据为输入参数进行了全国土地覆盖分类研究。从试验区2007年MODIS 8 d数据的合成影像(MOD 09)中提取EVI、NDWI和NDSI 3个指数,并将其作为特征波段与原有的7波段(B1～B7)形成10波段影像。以统计分类J-M距离平均值和SVM分类总精度为标准评价不同波段对土地覆盖分类的贡献。在全国范围内,选择贡献最大的EVI、B7和B4这3个波段的月合成值,并分别对其作PCA变换,选取各PCA变换后的前3个波段进行分类运算。研究结果表明,在没有其他辅助信息的境况下,基于MODIS贡献最大的前3个波段结合多时相信息能够在中分辨率区域土地覆盖分类中取得较好的分类结果,其精度为78.04%。     

QuickBird全色与多光谱数据融合方法用于土地覆盖分类中的比较研究

QuckBird提供的高分辨率卫星图像可以制作大比例尺城市土地覆盖分类图.图像融合可以充分利用全色图像的高空间分辨率和多光谱图像的光谱信息,提高目视和自动图像分类精度.在遥感领域应用较多的融合方法有IHS变换、主成分分析、颜色归一化和小波变换等多种方法,从光谱质量和图像分类两个方面进行比较研究,发现进行小波系数调整的小波变换融合方法光谱退化最小,土地覆盖分类精度最高.     

GEE环境下联合Sentinel主被动遥感数据的国家公园土地覆盖分类

国家公园的土地覆盖分类对于掌握自然资源现状、查明存在的生态安全威胁并快速应对具有基础性数据支撑作用。基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）平台,结合哨兵（Sentinel）主被动遥感数据及其导出的光谱指数、纹理特征和地形特征,分别采用基于像元的随机森林（random forest,RF）算法和面向对象的简单非迭代聚类（simple noniterative clustering,SNIC）+RF算法实现了钱江源国家公园异质性景观的土地覆盖（耕地、森林、草地、水体、人造地表和裸地）分类。地面实验表明,在多种输入数据组合中,基于像元和面向对象方法分类获得的最高总体精度分别为92.37%和93.98%。合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）数据的纳入能够提高基于像元方法的分类精度,但在面向对象方法中未能体现精度提升效果。通过SNIC+RF算法生成的土地覆盖分类图完整性更好,所需特征数量较少,并且算法能够在GEE环境下快速执行,适用于国家公园管理实践。     

结合地形因子与分层策略的喀斯特地区无人机影像分类

西南喀斯特山区地形起伏较大,地物分布较为破碎,致使传统的光谱特征一次分类方法的精度较低。本文基于高分辨率无人机正射影像和地形指标,充分利用无人机遥感影像空间特征、光谱特征、纹理特征及地形特征,采取面向对象CART决策树算法与分层策略提取了研究区土地覆盖类型。研究表明,结合空间地形因子和分层策略的方法减少了破碎区地物间的相干扰,故具有较高的分类精度,总体分类精度达91.2%,Kappa系数为0.87,较传统一次分类精度提高了9.8%,Kappa系数提高了0.13。该方法对西南喀斯特地区土地覆盖解译精度较好,可为土地利用监测提供参考。     

顾及物候特征的喀斯特断陷盆地土地覆盖遥感分类

在喀斯特分布区,基岩、植被、裸地等多种地表覆盖交错分布,地物覆盖高度异质,并且呈现出短周期规律性变化和长期动态趋势变化,单一时相的影像进行土地覆盖分类精度非常有限。针对这一问题,本文提出一种顾及物候特征的多时相遥感影像分类策略,利用具有高时间分辨率的MODIS NDVI时间序列产品作为数据源,选择BFAST(Breaks For Additive Seasonal and Trend)方法进行NDVI时间序列的物候分解,采用动态阈值法对时序分解的物候轨迹进行标记,最后将物候标记特征与原始光谱时序综合特征进行组合,选择支持向量机(SVM)分类器进行土地利用覆盖分类,并且对比了不同特征空间下的分类结果。以云南省壮族苗族自治州丘北县和砚山县为研究区进行分类实验,结果表明,BFAST模型可以有效地分解出NDVI时序中的关键物候特征,相比基于单纯光谱特征的分类,物候驱动的喀斯特断陷盆地区土地覆盖分类精度有明显的提升,在NDVI、光谱和物候组合特征空间下,土地覆盖分类精度最高,总体精度和Kappa系数分别为88.94%和0.8693,尤其在灌木林、有林地、石旮旯地与稀疏植被的区分中,SOS、POS和GSG等物候特征具有较强的可分性,表明物候特征在地物识别中的有效性。     

利用资源三号卫星数据提取经济林研究

选择柬埔寨吴哥窟北部库仑山国家森林公园为研究区,通过对资源三号卫星数据进行大气校正、多光谱与全色数据融合等处理,结合经济林固有的光谱、纹理等特征,利用面向对象的分类方法,构建了适于资源三号卫星数据的快速提取经济林信息的土地利用分类规则。通过野外实地调查和验证表明,资源三号卫星数据可以满足土地利用中经济林信息提取的需求,选择合适的阈值即可完整提取经济林及其空间分布,正确率可达85.97%;资源三号卫星数据在土地利用精细分类和信息提取中具有较大的应用潜力。     

特征变换的延安建筑物提取研究

针对高空间分辨率卫星遥感数据多光谱波段数较少和原始波段组合光谱特征利用有限等问题,该文提出了一种基于特征变换的建筑物信息提取方法。以陕西省延安市宝塔地区为研究区,基于快鸟数据采取特征变换、波段选择、数据融合等解决高空间分辨率原始光谱特征利用有限等问题,采用知识规则的面向对象分类方法进行建筑物识别研究。实验表明,缨帽变换波段能有效地突出建筑物信息,4种融合算法中主成分变换融合适用进一步面向对象分类,建筑物识别的总体精度达到89.3%。此方法能有效识别沿坡脚或滑坡体分散分布的建筑物,为快速获取居民空间分布信息和辅助灾害应急评估等提供参考。     

面向对象规则和支持向量机的天宫一号高光谱影像分类

传统的高光谱分类方法通常基于单一像元的光谱或纹理特征,很少考虑地物空间结构信息与空间相关特征.本文将面向对象规则与基于像元的分类进行融合,利用对象的空间结构特征和光谱特征进行混合分类,旨在克服像元层次分类的不足.本文尝试性的提出了两种混合分类方法:(1)基于分形网络演化的多尺度分割支持向量机分类(2)基于多层分水岭分割的SVM分类,并将这两种方法应用到天宫一号高光谱数据上.结果表明:基于面向对象规则的混合分类方法有效地提高了分类精度,不仅能够改善同谱异物现象,而且解决分类结果中地物破碎的问题.     

面向对象和规则的高分辨率影像分类研究

随着航天遥感技术的发展,遥感数据的空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率极大提高,高效解译并处理海量的、具有空间几何信息和纹理信息的地物高分辨率遥感影像数据已成为遥感领域研究的重点与难点。对此,本文提出一种面向对象和规则的遥感影像数据的分类提取方法,即通过发现和挖掘高分辨率影像丰富的光谱和空间特征知识,建立影像对象多层次网络分割分类结构,实现对遥感影像准确快速的地物分类和精度评价。以藏南地区WorldView-2影像数据为试验研究对象,采用面向对象和规则的影像分类方法进行验证试验,即综合采用均值方差法、最大面积法、精度比较法进行分析,选择3种最佳分割尺度建立多层次影像对象网络层次结构进行影像分类试验。结果表明,采用面向对象规则分类方法对高分辨率影像进行分类,能使高分辨率影像分类结果近似于目视判读的结果,分类精度更高。面向对象规则分类法的综合精度和Kappa系数分别为97.38%、0.967 3;与面向对象SVM法相比,分别高出6.23%、0.078;与面向对象KNN法相比,分别高出7.96%、0.099 6。建筑物的提取精度、用户精度分别比面向对象SVM法高出18.39%、3.98%,比面向对象KNN法高出21.27%、14.97%。     

高精度地表覆盖数据优化分割的土地利用分类

针对土地利用类型多样、特征易混淆和高分辨率遥感影像信息海量、人工提取费时费力等问题,该文以北京二号卫星影像为数据源,采用高精度地表覆盖数据优化分割的面向对象分析方法、无地表覆盖数据辅助分类的面向对象分析方法,运用朴素贝叶斯、CART决策树、随机森林和K最邻近分类器,开展武功县土地利用分类,并对分类结果进行精度评估.结果 表明:①与无地表覆盖数据辅助分类方法相比,高精度地表覆盖数据优化分割的面向对象分类方法,在精度方面有较大的提升,其分类总体精度提高18.73％,Kappa系数提高0.21;②随机森林对于土地类型多样的影像对象具有较好的识别能力,获得较高的总体精度(95.3％)和Kappa系数(0.94).研究表明一种利用高精度地表覆盖数据优化影像分割的土地利用分类方法具有更好的可行性和鲁棒性.     

基于面向对象特征提取的BP神经网络分类——以武陵源地区为例

采用面向对象影像分类与BP神经网络分类相结合的方法,对高分辨率无人机影像进行土地利用分类。利用光谱、形状、纹理、对象间关系等影像特征,通过基于面向对象的方法对影像提取特征进行初步分类,再将初步分类结果应用于BP神经网络,结合原影像数据进行进一步分类,提高分类精度、纠正分类错误。结果表明,该方法最终分类结果达到了88.9%的总体分类精度和0.863的Kappa系数,影像分类结果对比传统影像分类方法的总体精度与Kappa系数均有所提高。     

基于 C4.5决策树的多特征遥感分类方法

以钱塘江流域为研究区域,利用2010年ETM,MODIS和DEM多源数据,进行土地利用分类研究。在分析土地类型的光谱特性和植被指数年度变化基础上,运用光谱指数法和代数法从数据中提取各种土地覆被类型特征。利用WEKA软件平台下的C4.5决策树算法构建决策树分类模型,对钱塘江流域土地覆被类型进行分类研究,取得较高的分类精度。     

面向对象的高分辨率遥感影像湿地信息分层提取

针对湿地的类型多样和光谱特征不确定性,在高分辨遥感影像上可人工目视判读,而自动化解译困难。文章在面向对象技术支持下,提出了多特征融合的高分辨率遥感数据湿地信息分层提取。该方法首先通过面向对象分割技术转象元为基元,实现光谱相似象元的聚类;然后分析湿地景观格局依存关系和不同类型湿地的提取难以程度,决定提取的先后顺序;再挖掘不同类型湿地的光谱、空间形态、空间分布和空间关系等多种属性特征;最后通过分层分类,由易到难,融入空间知识,逐层构建规则集,实现高分辨率遥感影像湿地信息自动监测。通过高空间分辨率Quickbird卫星数据对玛纳斯国家湿地公园区进行遥感监测。试验结果表明：该方法能够快速实现区域范围内湿地信息自动识别和快速提取,总体分类精度达到了87.5%,Kappa系数超过0.83,基本满足应用的需求,可为同行领域应用提供技术参考。