基于多尺度影像分割的面向对象城市土地覆被分类研究——以马来西亚吉隆坡市城市中心区为例

城市受人类活动影响比较大,结构组成比较复杂,对该区域进行分类研究存在一些问题。甚高分辨率遥感影像,以其丰富的细节信息为城市土地覆被分类研究提供了可能。本文结合使用甚高分辨率QuickBird遥感影像和激光扫描LIDAR数据,论述了利用多尺度、多变量影像分割的面向对象的分类技术对马来西亚基隆坡市城市中心区的土地覆被分类研究。针对特定地物选择合适的影像分割特征和分割尺度、按照合理的提取顺序逐步进行城市土地覆被信息提取。在建筑物的提取过程中构建了归一化数字表面模型nDSM,使用成员函数将建筑物信息提取出来。精度评价结果表明,利用该方法得到了理想的城市土地覆被分类结果,其分类总精度从常规面向对象分类方法的83.04%上升到88.52%,其中建筑物生产精度从60.27%增加到93.91%。     

多源数据的土地覆被样本自动提取

随着遥感数据获取能力的不断增强,自动化程度已经成为大尺度遥感土地覆被分类面临的关键问题。然而,现有训练样本的人工选取方法成为制约土地覆被分类自动化的瓶颈。本文以河南、贵州两省为研究区,提出一种基于多源数据的土地覆被样本自动提取方法,以构建适用于大尺度的土地覆被自动分类。首先,以2010年1∶10万土地利用数据CHINALC和30 m分辨率全球土地覆被数据Globle Land30为样本数据源;然后,利用空间一致性分析及异质性分析确定样本初选区域;最后,通过样本提纯去除无效样本。结果表明:(1)应用多源数据的土地覆被样本自动提取方法获得的分类产品总体分类精度高于人工样本提取方法制作的全球土地覆被产品MCD12Q1。(2)与单源样本自动提取方法相比,应用多源数据的土地覆被样本自动提取方法,可获得更好的分类稳定性。综上,多源数据的土地覆被样本自动提取方法可在保证精度的同时,提升土地覆被分类的自动化程度。     

NWFE结合纹理特征的SVM土地覆被分类方法研究

为提高土地覆被分类精度,采用非参数权重特征提取(nonparametric weighted feature extraction,NWFE)结合纹理特征的支持向量机(support vector machines,SVM)的分类法,对新疆玛纳斯河流域绿洲区2006年的土地覆被进行分类,并将该方法与主成分分析(principal component analysis,PCA)结合纹理特征的SVM分类、原始波段结合纹理特征的SVM分类进行对比。结果表明,NWFE结合纹理特征的SVM分类结果优于其他2种分类结果,不仅反映了土地覆被分布的整体情况,而且使不同土地覆被类型得到较好的区分,总体分类精度达89.17%。     

基于面向对象与规则的Sentinel-2A影像土地覆被分类——以江西省都昌县为例

土地覆被作为地表自然和人工建造物的综合体，是开展土地科学相关研究的重要基础，在遥感大数据背景下，准确、快速、自动化进行土地覆被提取技术一直是遥感研究中的重点。本文基于eCognition软件，采用面向对象的多尺度分割法，综合考虑地物在遥感影像上的光谱、形状和纹理特征，建立多种地物提取规则。通过模糊函数、支持向量机（SVM）和阈值法对研究区的土地覆被进行分类提取，并与研究区的FROM-GLC10数据和土地利用变更数据进行了对比分析。结果表明：①研究区土地覆被分类的总体精度为97%，Kappa系数为0.96，分类精度较高；②基于10 m分辨率影像，综合使用形状、纹理、光谱信息对于道路的提取具有较好的效果，道路提取Kappa系数为0.84；③分类结果在面积和空间分布上都优于FROM-GLC10数据，与研究区实际土地变更数据保持较好的一致性。基于面向对象与规则的分类方法提取地物能够有效利用多种遥感影像特征，分类精度高，对于处理高分辨率遥感数据具有很好的优势。     

基于最优尺度和规则的高分辨率影像分类研究

高分辨率影像的广泛应用推进面向对象影像分析(OBIA)的发展,而分割作为面向对象分类的关键步骤,其尺度的选择直接关系到地物信息的提取。空间尺度是地物的固有属性,在合适的分割尺度下可以更好地挖掘地物信息。本文结合最大面积法和分割质量评价模型对张山营镇影像进行分割实验,先通过分析对象最大面积初步得到最优尺度范围,后结合分割质量评价模型以确定最优分割尺度层次。在此基础上,综合样本提取的光谱、纹理等特征进行规则训练,最终完成面向对象的土地覆被分类研究。结果显示:基于多层次最优尺度的规则分类方法获得更好的分类结果,其总体精度为88.8%,Kappa系数为0.861,而基于单一尺度的最邻近法总体精度81.4%,Kappa系数0.773,基于单一尺度的规则分类法总体精度为83.2%,Kappa系数为0.85。     

基于分类回归树分析的遥感影像土地利用／覆被分类研究

以专家知识和经验为基础,综合影像光谱信息和其他辅助信息进行分类的基于知识的遥感影像解译方法,是提高遥感影像分类精度,实现自动解译的有效途径之一。然而,知识的获取一直是其得以广泛应用的“瓶颈”问题。以江苏省江宁试验区土地利用/覆被分类为例,利用分类回归树分析(CART)从训练样本数据集中发现分类规则,集成遥感影像的光谱特征、纹理特征和空间分布特征进行分类实验,并与传统的监督分类和逻辑通道分类方法进行比较。结果表明,基于CART的分类方法的精度基本在80%以上,与另两种方法相比,有了较大的提高,而且该算法复杂性低,效率高。由此说明,利用CART算法构建决策树获取的分类规则是合理的。它可以快速、有效地获取大量分类规则,是促进基于知识的遥感影像分类方法在土地利用/覆被分类中广泛应用的一项有效手段。     

面向对象分类的决策树方法探讨——以Landsat-8OLI为例

针对目前遥感影像分类中面向对象和决策树相结合的研究较少的情况,该文提出基于C5.0决策树的面向对象分类方法,并以广州市从化区进行实证研究。基于Landsat-8OLI影像数据,采用面向对象分类对影像进行多尺度分割,提取出影像对象的光谱、纹理特征以及影像对象相对应的DEM信息;然后利用C5.0决策树根据特征信息来挖掘分类规则;最后根据规则对分割后影像进行分类。结果表明,基于C5.0决策树的面向对象影像分类精度高、效果好,总体精度和Kappa系数分别为89.75%和87.5%。该方法可准确、快速地提取土地利用/覆被信息。     

基于TM影像的面向对象地表覆被信息提取

为验证基于TM影像的面向对象分类方法对复杂地区地表覆被信息提取的可行性,以地处西南地区的渝北为例进行实验。利用样本数据对各个波段的光谱特征进行分析,取得对各波段覆被探测能力的初步认识;基于光谱特征的多尺度分割,运用面向对象分类方法对其分类。面向对象的分类方法总精度和Kappa系数分别为88.42%和0.854 7,将其与监督、非监督分类结果对比分析。结果表明,该方法有效抑制了"椒盐"现象,取得较好的分类结果。     

迁移学习支持下的土地利用/土地覆被分类

针对土地利用/土地覆被分类中小规模数据集无法使用深度学习方法自动分类的问题,提出了利用精简深度残差神经网络(Resnet-50)进行迁移学习的土地利用/土地覆被自动分类算法。首先,使用Sentinel-1卫星提供的遥感数据制作数据集;然后,对Resnet-50中每层的卷积模板数量进行压缩并在其后级联自适应网络得到精简残差网络;最后,利用Image Net数据集预训练精简残差网络,并将网络模型迁移到Sentinel-1数据集对网络参数进行微调,最终实现小数据集上土地利用/土地覆被的高精度自动分类。试验结果表明该算法在SAR数据集上的分类精度高达95.15%,验证了算法的可行性。     

基于BP神经网络和MODIS-EVI时间序列的土地覆被分类

以matlab为平台设计了BP神经网络用于自动提取土地覆被信息,将覆盖内蒙古的2006年全年的MO- DIS数据处理成EVI植被指数时间序列集输入神经网络进行土地覆被分类,精度检验结果显示:总体分类精度(o- verall-accuracy)为78.32%,kappa系数为0.73。     

Book Reviews

Books Reviewed:
S. F. El-Hakim, Videometrics II
J. Denègre, Thematic Mapping From Satellite Imagery, A Guidebook
T. C. Waugh and R. G. Healey, Advances In GIS Research
J. C. Muller, J.-P. Lagrange and R. Weibe GIS and Generalization. Methodology And Practice
P. M. Mather, Terra 2: Understanding the Terrestrial Environment. Remote Sensing Data Systems And Networks
B. Hofmann-Wellenhof, H. Lichtenegger and J. Collins, Global Positioning System: Theory and Practice
D. Shirvanian, European Space Directory 1995
E. Falkner, Aerial Mapping: Methods And Applications
S. O. Mason, Expert System-Based Design of Photogrammetric Networks
S. F. El-Hakim, Videometrics III
D. Green and D. Rix, The Agi Source Book For Geographic Information Systems, 1995     

地理国情大数据研究框架

地理国情监测作为大数据时代测绘地理信息领域一个新的、重要战略方向,其发展迫切需要顶层设计与新型技术的支撑,需要建立一种灵活、高效、低成本的大数据处理模式与服务方式。本文以地理国情监测与大数据研究相结合为切入点,阐述了地理国情大数据的分类及特点,提出了云计算环境下地理国情大数据研究架构,并从地理国情大数据存储、处理、挖掘、应用服务4个方面探讨了地理国情大数据云平台建设思路。本文将有助于地理国情监测的生产方式与服务模式变革,推动地理国情监测的广泛应用与产业化发展。     

BOOK REVIEWS

Book review in this Article
ORDNANCE SURVEY MAPS. A DESCRIPTIVE TEXT. By J. B. H arley . Ordnance Survey, Southampton , 1975.
AERIAL PHOTOGRAPHY IN ANTHROPOLOGICAL FIELD RESEARCH. Edited by E. Z. Vogt. Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts , 1974.
THE MAP MARKET IN GREAT BRITAIN. By B. D. D rewitt . O rdnance S urvey P rofessional P aper N o . 28, Ordnance Survey of Great Britain, Southampton , 1975.
PHOTOTRIANGULATION. By S. K. G hosh . D. C. Heath and Co., Lexington, Massachusetts and Farnborough, Hampshire , 1975.     

中国大陆岩石GPS平台Geo TransGIS的设计与实现

在中国大陆岩石圈地理信息系统研究过程中，提出了一种工具型二维地理信息系统和二三维地理信息系统地功能模块的设计思路，探讨了了面向对象方法，面向对象数据模型，面向对象数据库、无缝集成、开放式数据库互联技术在理信息系统研制中的运用；并用实例证明了此设计方法的可行性和实用性。     

光学遥感影像道路提取的方法综述

道路信息在多个应用领域中发挥着基础性的作用。光学遥感影像能够以较高的空间分辨率对目标地物进行精细化解译，可大幅增强地物目标的提取能力。充分利用光学遥感影像丰富的几何纹理信息，进行道路的精确提取，已成为当前遥感学界研究的热点与前沿问题。鉴于此，本文依据近年来大量相关文献，对现有的理论与方法进行了归类与总结，通过分析不同方法采用的道路特征组合，将道路提取方法划分为模板匹配、知识驱动、面向对象和深度学习4类方法，简要介绍了道路提取普适性的评价指标并对部分方法进行了分析与评价；最后对现有光学遥感影像道路提取的发展提出了建议和展望。     

大气折射的精确计算

不少著名学者,如牛顿、布拉得雷、拉普拉斯和贝塞耳等都对大气折射进行过研究,然而其精确计算,至今仍是一个尚未解决问题。本文在设立一个新的变量的基础上,导出了高精度的计算公式。     

低空无人机交叉口悬停影像抖动纠正

低空无人机影像在交通规划、城市管理、应急监控等领域正逐渐体现出其独到的优势,而将影像快速、准确地纠正与配准则是其发挥功用的必要前提。以拍摄于道路交叉口上方的无人机悬停视频为研究对象,探讨对其实现影像抖动纠正配准的方法。视频中的连续影像包含大量的近似地物及移动地物,难以直接采用传统的空间域或频率域方法进行配准。由此,提出了一种基于横道线识别的影像配准方法,经由图斑提取、筛选分类、轴线拟合及影像配准等步骤,实现了影像任意帧间的配准。利用无人机悬停拍摄的交叉口视频进行了验证,结果表明,该方法稳健、有效。     

BOOK REVIEWS

Book review in this Article
THE UNITED KINGDOM FROM SPACE (2). By D. J. C arter and H. J. P. A rnold . Space Frontiers Ltd. Havant, Hampshire , 1977.
SURVEYS FOR DEVELOPMENT. Edited by J. J. N ossin . Elsevier Scientific Publishing Co. Amsterdam, Oxford, New York , 1977.
REMOTE SENSING OF THE TERRESTRIAL ENVIRONMENT. Edited by R. F. P eel , L. F. C urtis and E. C. B arrett . Butterworths, London , 1977.
MAPPING FOR FIELD SCIENTISTS. By W. R itchie , D. A. T ait , M. W ood and R. W right . David and Charles, Newton Abbot, Devon , 1977.
SURVEYING AND PHOTOGRAMMETRY. COMPUTATION FOR CIVIL ENGINEERS. By D. E. M urchison . Newnes–Butterworths, London , 1977.
RESOURCE SENSING FROM SPACE: PROSPECTS FOR DEVELOPING COUNTRIES. Report of the Ad Hoc Committee on Remote Sensing for Development. US National Academy of Sciences, Washington, D.C. , 1977.
MISSION TO EARTH: LANDSAT VIEWS THE WORLD. By N. M. S hort , P. D. L owman , S. C. F reden and W. A. F inch . National Aeronautics and Space Administration, Washington, D.C. , 1976.
REMOTE SENSING IN GEOMORPHOLOGY. By H. T h . V erstappen . Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam, Oxford, New York , 1977.     

基于卡尔曼滤波的光学遥感影像高精度复原处理

光学卫星成像系统调制传递函数(MTF)的准确量测是高质量影像复原的基础。传统的MTF测量方法忽略了卫星平台振动、影像噪声等因素的干扰,导致测量结果与真实值存在较大偏差,不利于影像质量的提升。本文在分析现有MTF测量方法的基础上,提出了基于卡尔曼滤波的高精度MTF测量方法,该方法利用卡尔曼滤波对实测的线扩展函数(LSF)进行迭代处理,获取无干扰的LSF,为影像复原质量的提高奠定基础。本文利用国产高分辨率卫星成像数据进行实验,采用边缘能量、对比度、奈奎斯特频率值作为复原前后影像质量评价的依据,实验结果表明,采用本文方法获取的MTF进行复原的影像无论是在边缘保持还是噪声抑制方面都优于传统方法。     

多粒度时空对象支持下湿地时空行为认知与表达初探

湿地作为一种活的空间实体，其时空行为错综复杂，认知和表达一直是该领域研究的重点和难点。全空间信息系统以多粒度时空对象直接对现实世界进行抽象和描述，比传统GIS更符合人的认知特点。因此，本文基于多粒度时空对象建模思想，分别对湿地数据组织、时空行为认知和表达进行了初探。结果表明：湿地时空行为可按对象粒度、数量和特征属性进行分类，且行为表达可通过动态展示，分析建模和模型预测层层递进，较以往表征方式具有动态关联近实时等优势，可为湿地资源的动态监测提供一种新的研究思路。