融合Sentinel-2红边波段和Sentinel-1雷达波段影像的扎龙湿地信息提取

以黑龙江流域中的扎龙湿地及其上游区域为研究区,将Sentinel-2红边波段和Sentinel-1雷达波段影像数据相结合,根据面向对象原理,采用随机森林算法,对研究区的湿地进行遥感分类和信息提取;利用3种特征变量集,进行实验对比,研究红边波段反射率和雷达后向散射系数对湿地信息提取的作用。研究结果表明,红边波段反射率和雷达后向散射系数对土地覆盖分类精度的提高起到了重要作用,两者结合得到的分类结果的总体精度达到了88.72%,Kappa系数为0.87,其中,水体、水田和沼泽的用户精度分别为100%、98.18%和91.37%。利用红边波段和雷达波段影像数据,分别使土地覆盖分类总体精度提高了5.26%和2.51%,红边波段影像数据对沼泽提取精度的提高贡献最大,使生产者精度提高了12.5%。     

基于决策树的洪湖水生植物遥感信息提取

以洪湖为研究对象,采用分类与回归树(classification and regression trees,CART)方法,根据训练样本数据集中挖掘分类规则,集成遥感影像的光谱特征、植被指数、水体指数、纹理特征等特征变量,建立研究区湿地信息提取的决策树模型;在此基础上,探究水体透明度对水生植物遥感信息提取的影响,依据特征变量有、无水体透明度,分别建立两类决策树,即有水体透明度参与的决策树(CART 14)和无透明度参与的决策树(CART 13);在训练样本和验证数据相同的情况下,对比采用CART 14、CART 13、支持向量机(support vector machine,SVM)和最大似然分类(maximum likelihood classification,MLC)4种方法的分类结果的精度。研究结果表明,洪湖中水生植物覆盖面积约占洪湖湿地总面积的47%,洪湖中的水生植物以沉水植物为主;采用有水体透明度参与的决策树分类结果的总体精度比采用支持向量机和最大似然分类方法的分别提高了7.78%和16.36%,Kappa系数则分别增大了0.12和0.20,无水体透明度参与的仅比有透明度参与的决策树分类结果的总体精度降低了2.77%,Kappa系数减小了0.04。水体透明度的参与能提高分类精度,而无水体透明度参与的决策树分类结果的总体精度也高于其它传统方法的分类精度。因此,在实际湿地分类中,若无水体透明度数据,但决策树的辅助分类变量足够多时,无水体透明度参与的决策树也能较好地进行分类,提取水生植物信息。     

兼容光学雷达影像及地形辅助数据的扎龙湿地遥感分类

结合Landsat TM影像、Envisat ASAR的C波段雷达影像和地形辅助数据,采用决策树方法,包括分类回归树(C1assification and Regression Tree,CART)和随机森林(Random Forest,RF)算法,对扎龙湿地进行遥感分类。用实测GPS样本点对分类结果进行精度验证,并与最大似然监督分类方法(Maximum Likelihood Classification,MLC)对比。结果表明,地形辅助数据和雷达后向散射系数对湿地分类精度的提高起重要作用。基于RF算法分类结果的总精度和Kappa系数分别为92.6%和0.901,沼泽湿地的分类精度达到96.3%,较CART算法和MLC监督分类方法有明显提高。该研究提供了一种快速、高效的内陆淡水沼泽湿地遥感分类技术。     

利用面向对象的信息提取技术进行城市用地分类

针对城市用地分类问题,利用面向对象的高分辨率影像信息提取技术,对高分辨率影像进行影像分割,寻找影响对象提取精度的最优分割尺度,在得到最优分割尺度的基础上针对研究区城市用地的特点,有针对性地建立不同对象的提取规则,实现对目标对象的信息提取,从而形成最终的城市用地分类图,并将其与基于像元的光谱信息分类的方法进行对比,结果表明:视觉方面,面向对象信息提取技术克服了监督分类最大似然方法仅利用光谱信息分类的缺陷,充分考虑了像元间的空间关系特点,有效消除了"椒盐"噪声的影响;精度方面,面向对象信息提取技术的总体精度高达86.1166%,比最大似然法的总体精度提高了9.8851%,KAPPA系数也高达0.8131。     

基于多维度遥感影像的洪河国家级自然保护区沼泽湿地分类方法研究

以洪河国家级自然保护区为研究区,选取了多时相的Sentinel-1B和Sentinel-2A影像为数据源,制定出9种多时相主被动遥感数据组合方案,用于沼泽湿地遥感分类;分别对根据9种方案整合的多维数据集,进行基于尺度继承的多尺度分割,得到面向对象的分割影像,建立与不同方案对应的特征数据集;采用随机森林机器学习算法,对多维特征数据集进行特征优化,并进行参数调优,构建沼泽植物的最优遥感识别模型,实现对沼泽湿地中地物的识别与分类。研究结果表明,采用递归特征消除(recursive feature elimination,RFE)算法的变量优选和采样随机森林的参数调优,可以优化随机森林模型,显著减少数据冗余,整合多时相主被动遥感数据方案九的随机森林模型的最佳参数mtry和ntree分别为4和1500,模型训练精度为93.06%,Kappa系数为0.916,其模型训练精度在所有方案中最高;经过变量优选得到最佳特征变量组合,交叉极化方式的后向散射系数(Mean_VH)对于沼泽分类的重要性比同向极化方式的后向散射系数(Mean_VV)高;光谱特征是遥感图像分类的最主要特征,其中,红光和绿光波段(Mean_R和Mean_G)、多光谱红边波段(Mean_REG1和Mean_REG2)、近红外波段1(Mean_NIR1)、红边植被指数(CIgreen和CIreg)都对分类具有较高的重要性;纹理特征熵(GLCM_Entro、GLCM_Ent2)和位置特征像元坐标(X_Min_Pxl和Y_Max_Pxl)对沼泽湿地分类也起到重要作用,相对于其它特征,形状特征对分类的贡献性较小;利用方案九的数据得到的分类结果的总体分类精度为94.42%,主被动遥感数据的特征变量和不同时相的特征变量都对分类做出重要贡献,其中,6月的多光谱特征变量的贡献大于9月的变量;9月的SAR特征变量的贡献大于6月的变量;对分类贡献最大的9月的特征变量为多光谱红边波段2(Mean_REG2),对分类贡献最大的6月的特征变量为绿光波段(Mean_G);融合多时相主被动遥感数据源,可以将不同数据源、不同时相对分类具有较大贡献的特征变量集合在一起,充分利用光谱信息和雷达数据反映的结构信息,构建多维度最佳特征变量组合方案,有效提高沼泽湿地分类精度。     

基于Sentinel-2遥感时间序列植被物候特征的盐城滨海湿地植被分类

滨海湿地是具有重要功能的特殊海陆过渡带生态系统,精准获取滨海湿地植被时空分布信息具有重要意义。传统的湿地遥感观测研究集中于高空间、高光谱分辨率影像分类,往往受限于数据成本和覆盖范围,仅适用于小区域湿地监测。Sentinel-2A/B卫星影像时空分辨率高且免费共享,为大区域滨海湿地动态监测提供了可能。本文采用2018年Sentinel-2影像,提出像元级SAVI时间序列及双Logistic植被物候特征拟合重构模型,采用随机森林算法进行盐城滨海湿地植被分类,探讨Sentinel-2遥感时间序列植被物候特征分类方法的适用性。结果显示,分类总体精度达87.61%,Kappa系数为0.8358,分类结果与湿地实况相吻合,比常规单一时相分类精度总体提高19.57%。植被判别物候特征参数可为影像数据缺失或不足的滨海湿地分类提供不同植被的判别依据。研究表明,基于像元级时间序列植被物候特征的分类方法能实现植被群落混生带的精准分类以及对“异物同谱”植被的有效区分,对大区域滨海湿地植被分类具有很好的适用性,有效提高了滨海湿地植被分类精度。     

像元信息分解和决策树相结合的影像分类方法

该文提出了一种基于像元信息分解和决策树相结合的遥感自动分类方法。选择广州市番禺区作为研究区。用像元信息分解和多变量决策树法把TM影像分为水体、植被、水泥地、土壤4种基本组分,分离成4类树枝;分别以4种基本地物组分作为分类掩膜,采用BP神经网络分类、形状指数提取、光谱特征提取等复合方法进行分枝,并开展野外遥感调查,以提高和验证分类精度。结果表明：该方法保证了分枝时地物的纯洁度,有效地避免了地物提取时多余信息的干扰和影响,提高了分类精度。结合实地调查数据与最大似然分类算法进行对比实验,表明该模型比最大似然总体分类精度高16％。     

基于高分一号影像的土地覆被分类方法初探

高分一号是我国发射的第一颗高分辨率卫星,其包含地物信息较为丰富,较多的应用于土地覆被分类中,但高分影像普遍存在基于像元分类精度稍低的问题,为了提高遥感影像的分类精度,基于高分一号影像,以新疆艾比湖湿地保护区为研究样区进行土地覆被分类研究。利用灰度共生矩阵方法提取图像的纹理信息,并将结果作为参数量输入到支持向量机(SVM)分类器中,将研究结果与传统的SVM分类及最大似然分类法作对比分析可得:辅以纹理特征的SVM分类方法可更好的区分地物信息,分类精度高达93.64%;传统的SVM分类精度为92.27%;最大似然分类为87.90%;因地制宜的开展辅以纹理特征的SVM分类方法是提高土地覆被监测精度的有效手段。     

基于高分一号影像的土壤盐渍化信息提取方法

目前土壤盐渍化遥感监测主要使用中低分辨率遥感影像,存在对土壤盐渍化细节信息监测能力不足的问题。通过使用国产"高分一号"卫星高分辨率遥感影像(GF-1 PMS),基于先进的面向对象方法和最大似然法进行了盐渍化信息提取,并比较了两种方法的提取效果,此外,又同Landsat8 OLI的提取结果进行了比较。通过对两种分类方法、两种最新传感器提取结果的比较,可以得出:国产高分一号影像在土壤盐渍化信息提取方面有着巨大的潜力,就提取方法而言,同最大似然法相比,面向对象方法精度更高,更适用于GF-1 PMS影像的盐渍化信息提取,面向对象法的总体精度和Kappa系数为92.94%和0.91,而最大似然法的总体精度和Kappa系数为87.78%和0.77,面向对象方法的精度高出了约5个百分点;就分辨率而言,同Landsat8 OLI影像相比,Landsat8 OLI影像分类精度只有63.47%,而GF-1 PMS高分辨影像分类精度要高很多,盐渍化信息细节描述更充分,可提取出受到盐渍化影响的植被信息,对农田尺度盐渍化遥感监测研究有重要意义,也对拓展国产高分一号影像GF-1 PMS的应用范围是有益的。     

集成Sentinel 1/2卫星影像的哈尼湿地森林沼泽制图研究

森林沼泽作为独特的湿地类型,对区域碳循环和生物多样性保护具有重要作用。以吉林省哈尼湿地为研究对象,集成应用Sentinel-1雷达和Sentinel-2多光谱影像,充分挖掘Sentinel-1多极化波段特征和Sentinel-2红边指数对森林沼泽遥感识别的潜力,应用随机森林方法实现哈尼湿地森林沼泽分布信息的提取。结果表明:当森林沼泽信息提取最优决策树数目为1 200,融合Sentinel-1 VV与VH后向散射系数雷达波段特征与Sentinel-2红边波段特征能显著提高森林沼泽分布信息的提取精度,保护区森林沼泽信息提取总体精度与Kappa系数分别高达89%、0.85,提取质量相对较高。哈尼湿地景观类型多样化,天然湿地、人工湿地与非湿地景观类型并存。在天然湿地类型中,森林沼泽面积最大,为27.1 km~2,占保护区总面积的11.2%;河流面积最小,为0.7 km~2,占保护区总面积的0.3%。森林沼泽提取方法为哈尼湿地的可持续管理提供数据支持,也为其他地区森林沼泽制图提供案例指导。     

分层信息提取法在县域土地 利用/覆被遥感中的应用

高精度地获取县(或县级市)域土地利用/覆被的定性、定量信息对于维护生态环境和保障我国农村经济的可持续发展具有重要意义。针对2003年冬季所获得的江苏省新沂市的TM图像特点,选择分层信息提取法提取土地利用/覆被信息。首先对图像进行基于最大似然法的监督分类,观察分类结果,提取误分、错分比例最小的未利用地类型,然后采用光谱分析法提取出水体范围、监督分类和目视解译相结合法提取出城镇建设用地和农村居民点、归一化植被指数提取出林地,最后提取出耕地。信息提取结果与同期土地利用图相比较,整个新沂市域范围内土地利用/覆被类型分类的面积精度达到96.17%,空间精度达到88.38%,表明这种方法提取遥感图像土地利用/覆被信息是可行的。     

新巴尔虎右旗沼泽和草甸信息提取

运用监督分类和决策树两种方法,以2014-8-25的Landsat8-OLI遥感影像为基础数据源,提取新巴尔虎右旗的沼泽和草甸信息。方法一:在ENVI中进行监督分类,将研究区分为沼泽和草甸、草地、森林、农用地、水体、居民地、沙地和其他等八类,采用最大似然法对研究区遥感影像进行沼泽和草甸信息的提取工作。方法二:求取研究区的归一化植被指数NDVI,将NDVI值和坡度值作为限制条件,进行求取研究区域的沼泽和草甸信息。将两种方法获得的沼泽和草甸分类图与验证样本进行混合矩阵分析,分别对两种分类结果进行精度评价,比较监督分类和决策树分类在沼泽和草甸信息提取的精度。结果表明:Landsat8-OLI影像采用监督分类的精度为89.40%,利用决策树分类的精度达到了91.05%,精度较高。这两种方法均能够很好地进行沼泽和草甸信息提取,同时验证了基于Landsat8遥感影像在湿地覆被分类的可行性。     

基于GF-1遥感影像的艾比湖区域田间尺度土壤盐渍化监测方法

土壤盐渍化是制约农业生产和发展的主要障碍。目前土壤盐渍化的遥感监测主要基于中、低分辨率卫星影像,并采用传统的基于像元分类方法,对盐渍化信息的细节描述不足,监测精度不高。本文使用国产GF-1影像,结合自上而下的多尺度分割技术和面向对象的信息提取技术,针对田间尺度下的盐渍化信息进行精确地提取、分类,并与传统分类方法进行了对比。结果表明：面向对象法和最大似然法的分类总体精度分别为92.72%和84.31%,Kappa系数分别为0.90和0.78。该技术能准确提取田间尺度下的盐渍地信息,在未来的农田盐渍化高精度监测研究中具有一定应用价值和发展潜力。     

基于OLI数据的滇中地区湿地信息提取研究

以研究滇中湿地分布情况为目的,基于Landsat8 OLI遥感影像,分别采用最大似然法和决策树法提取研究区湿地信息,并从空间格局与地理学角度分析湿地分布情况及其与社会经济的相关性。结果表明:(1)采用决策树法可以有效提取湿地,其总体精度为81.10%,与最大似然法相比分类精度提高了9.19%;(2)滇中湿地呈现以库塘为主,河流和湖泊次之,水田和沼泽最少的格局,湿地分布与其形成的地貌、气候、水文等自然地理条件密切相关;(3)湿地面积与社会经济发展具有一定的相关关系,总体上4市(州)(包括昆明市、玉溪市、曲靖市和楚雄彝族自治州)湿地面积与人口、工业和地区生产总值呈正相关。     

高分辨率遥感图像厚云检测算法

针对高空间分辨率多光谱图像,设计了一种基于缨帽变换、数据正则化以及多尺度光谱分析技术的多尺度循环检测算法。实验结果表明:对于Landsat-7 ETM+图像,其检测精度与基于热波段的自动化云量估计算法相近,但优于传统的直接分类方法(最大似然分类与ISODATA分类)。由于该算法无需借助热波段及其他辅助数据,因而在实现高分辨率图像厚云掩膜的高效与高精度提取方面具有很高的应用潜力。     

多源遥感影像红树林信息提取方法比较

选取2012年2月24日的SPOT 5遥感影像和2013年12月6日的Landsat 8、"高分一号"遥感影像,应用最大似然法、支持向量机和面向对象方法提取红树林信息,并引入F值评价提取效果。研究结果表明,用最大似然法和支持向量机提取红树林信息的精度相似,与影像的特征光谱信息量相关性较强;而对于SPOT 5影像等更高分辨率遥感影像,面向对象方法降低了最大似然法和支持向量机分类的红树林斑块破碎程度,其信息提取精度与影像的空间分辨率正相关。     

近20年广西北部湾滨海湿地时空格局变化研究

基于面向对象的信息提取方法,利用1990、2000和2010年Landsat TM遥感影像数据,提取北部湾滨海湿地信息,并对其空间分布及其变化进行研究。结果表明:基于面向对象法提取出的研究区3个时期滨海湿地分类总精度分别为91.02%、89.06%和89.84%,kappa系数均达到0.80以上;3个时期自然湿地在湿地类型构成中占绝对优势,其面积占湿地总面积的比例分别为66.96%、65.65%和64.90%;1990-2010年,研究区滨海湿地面积呈平稳增长态势,其面积由3 138.08km2增加到3 165.77 km2;湿地类型中养殖水面增幅最明显,其面积比重由1990年的3.19%增加到2010年的6.15%。1990-2010年,研究区滨海湿地变化明显,湿地之间、湿地与非湿地之间的相互转化频繁,受人为活动影响干扰突出。     

基于支持向量机的扎龙湿地遥感分类研究

湿地遥感分类是实现湿地动态监测、管理与利用的重要手段之一.由于湿地具有独特的生态环境,获取实测样本点相对困难,因此,研究小样本、高精度的湿地遥感分类方法十分必要.以扎龙国家级自然保护区为研究区,采用支持向量机方法进行了研究区湿地遥感分类研究,初步剖析了样本数量与特征维度对分类结果的影响,并同传统的最大似然分类方法进行了...     

基于机器学习规则推理的湿地识别研究

遥感作为人类获取地表信息最重要的手段之一,对于湿地研究具有重要的价值。文章运用机器学习规则推理的方法克服常规遥感研究方法在湿地研究中的弊端,使分类精度得到很大的提高。与传统的最大似然法相比,分类精度提高了13.51%, 达到了83.81%。基于机器学习规则推理分类,不仅利用了光谱信息,而且利用了纹理信息和坐标信息,并使用了掩膜技术。研究发现,这种方法能使湿地类型以及湿地与高地之间的混淆现象得到有效的克服。     

扎龙湿地土地利用信息提取方法研究

利用2015年4~11月8景C波段Rardarsat-2影像SGX产品数据和2015年9月10日Landsat 7的7个波段的反射率数据,采用面向对象分类方法,获得8个日期的扎龙湿地淹水区,计算出淹水频次;选取的19个特征变量分别为Landsat 7影像的1波段~7波段的反射率、归一化植被指数、二阶距、对比度、相关性、差异性、能量、同质性、中值、HH和HV极化波段的后向散射系数、淹水范围和淹水频率,采用随机森林算法,提取扎龙湿地的土地利用类型信息。研究结果表明,有淹水频率参与的分类精度为91.73%,无淹水频率参与的分类精度为76.49%,精度提高主要体现在沼泽湿地与草地的分类上。本研究为准确地更新湿地基础信息提供了方法示范。