结合珠海一号高光谱影像和XGBoost算法的珠江口滨海湿地分类

由于湿地类别多样且结构复杂,湿地遥感分类工作极具挑战性。本文以珠江口滨海湿地为研究区,基于珠海一号高光谱影像获取的光谱特征、形状特征、纹理特征和指数特征构建优选特征集,采用极端梯度提升(XGBoost)算法和面向对象技术提取湿地类型和空间分布,并对比分析基于支持向量机(SVM)算法和随机森林(RF)算法的湿地分类结果。结果表明：(1)珠海一号高光谱影像能够有效应用于湿地分类,且光谱特征在湿地分类中发挥了重要作用;(2)使用的机器学习算法中XGBoost算法的湿地分类效果最佳,总体精度为87.2%,Kappa系数为0.84;(3)优选的影像特征能够保证更高的湿地类型识别精度,验证了特征筛选有助于提高分类效果。本文发展了一种基于珠海一号高光谱影像和集成学习的大区域湿地类型识别方法,可为湿地资源调查提供有效的技术参考,服务于湿地的保护与开发利用。     

多级融合的珠海一号高光谱影像冬小麦分类

研究基于珠海一号高光谱影像的冬小麦识别提取技术,提出基于多级融合的多时相高分辨率高光谱冬小麦提取方法。本文从珠海一号高光谱影像入手,利用高分辨率影像改善高光谱影像空间分辨率,通过主成分分析降维、多种特征提取技术,大幅减少计算量的同时提高分类精度,Kappa系数提升0.05。针对融合影像是否有效、高程特征如何正确使用、U型语义分割网络（U-Net）和深度卷积语义分割网络（DeepLab）如何选择等问题,文中以4个实验对比说明,验证了该方法可以有效改善分类结果。     

无人机遥感与XGBoost的红树林物种分类

无人机遥感数据会衍生大量的光谱、纹理与结构特征,如何提取优势特征是提高红树林物种分类效率和精度的关键问题。针对深圳福田红树林自然保护区缓冲区获取的无人机高光谱影像和Li DAR点云数据,本研究旨在利用极端梯度提升算法(XGBoost)的"特征重要性"属性筛选出适合红树林物种分类的8类优势特征:基于无人机高光谱影像的单一特征(光谱波段、植被指数和纹理特征:F1—F3)及其融合特征(F4)、基于Li DAR点云的单一特征(高度和强度特征:F5和F6)及其融合特征(F7)、高光谱影像与Li DAR点云的融合特征(F8);基于以上优势特征构建8个XGBoost分类模型。结果表明:综合物种分类精度及其制图结果,基于F8特征的模型分类性能最佳(总体精度为96.41%,莫兰指数为0.5520);基于单一数据源融合特征(总体精度,F4:96.74%;F7:90.64%)的分类性能优于基于单一特征(总体精度,F1—F3:90.31%、92.20%和91.96%;F5和F6:87.66%和81.99%);基于融合特征(F4、F7和F8)和纹理特征(F3)分类图的莫兰指数比基于单一特征(F1、F2、F5和F6)的更大。本文论证了无人机遥感数据和XGBoost方法在基于像元的红树林物种精准分类上具备可行性,可为红树林生态系统健康、保护与恢复的立体监测提供科学依据和技术支撑。     

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。     

顾及潮汐影响的中国红树林高分二号遥感制图

遥感技术由于具有实时、准确、多尺度、可重复等优点广泛应用在红树林遥感制图研究中。目前，中国红树林遥感制图数据集中空间分辨率最高的产品是基于Sentinel 10 m数据生产的，此外，大多中国红树林遥感制图中忽略了潮汐的影响，导致红树林遥感制图结果不精准。本文利用国产高分二号数据源，顾及潮汐淹没的影响实现空间分辨率1 m的2020年中国红树林遥感制图。选取覆盖中国海岸线具有红树林分布的高分二号影像312景(24景高分一号影像补充缺失区域)，对影像进行面向对象多尺度分割，采用红树林淹没指数作为顾及潮汐影响的表征参数，结合随机森林分类方法完成中国红树林高分遥感制图。研究结果表明：2020年中国红树林面积为29576.48 ha,95%的红树林主要分布在广西壮族自治区、广东省、海南省，其总体分类精度为92%,Kappa系数为0.89，尚未顾及潮汐影响的结果比顾及潮汐影响的结果少2531.24 ha。本文生产的红树林高分数据集可为中国红树林生态系统的监测、管理及评估提供高精度的数据支持，具有重要的实际应用价值。     

WorldView-2影像与OLI影像协同岩性模糊分类

Landsat系列、ASTER等中等空间分辨率遥感数据（中分数据）覆盖了碳酸盐矿物、粘土矿物、铁氧化物矿物等矿物的诊断光谱区间,广泛应用于矿物、岩石信息提取,但受限于空间分辨率,混合像元现象明显,严重制约了其岩性分类精度。WorldView-2、QuickBird等高空间分辨率遥感数据（高分数据）提供了岩石地层表面丰富的空间结构信息,同时空间分辨率的提高也是缓解混合像元效应的最有效途径,但高分数据覆盖的光谱区间往往较窄,难以满足大多数特征吸收谱段位于短波红外、热红外区间的矿物、岩石信息提取。在岩性自动分类方法上,前人研究中仍以采用基于像元的分类方法为主,分类结果的“椒盐现象（Salt-and-pepper,出现在分类结果图中大量孤立的错分点或小图斑）”严重。为结合中分数据的光谱信息优势和高分数据的空间结构信息优势,同时减少基于像元的岩性分类方法中的“椒盐现象”,提高岩性自动分类精度,本文以Landsat 8 OLI数据和WorldView-2数据为例,提出了一种协同中、高分遥感数据进行面向对象的岩性模糊分类的方法。首先通过“结构协同”和“光谱协同”方案对WorldView-2数据和OLI数据进行信息协同,利用主成分变换对协同后数据的纹理信息和光谱信息进行压缩和增强,然后将增强后的纹理信息和光谱信息进行波段绑定,并进行多尺度分割。根据岩性单元间的光谱特征和纹理特征的差异,构建各岩性单元的模糊逻辑隶属度函数,实现对研究区岩性的模糊分类。实验结果表明,该方法成功划分了岩性单元的分布,总体岩性分类精度为89.35％。     

利用Sentinel-2影像超分辨率重建的红树林冠层氮含量反演

氮素是植被整个生命周期的必要元素,红树林冠层氮素含量（CNC）遥感估算对红树林健康监测具有重要意义。以广东湛江高桥红树林保护区为研究区,本文旨在基于Sentinel-2影像超分辨率重建技术进行红树林CNC估算和空间制图。研究首先基于三次卷积重采样、Sen2Res和SupReMe算法实现Sentinel-2影像从20 m分辨率到10 m的重建;然后以重建后的影像和原始20 m影像为数据源构建40个相关植被指数,采用递归特征消除法（SVM-RFE）确定CNC估算的最优变量组合,进而构建CNC反演的核岭回归（KRR）模型;最后选取最优模型实现CNC制图。研究结果表明：基于Sen2Res和SupReMe超分辨率算法的重建影像不仅与原始影像具有很高的光谱一致性,且明显提高了影像的清晰度和空间细节。红树林CNC反演波段主要集中在红（B4）、红边（B5）、近红外波段（B8a）以及短波红外波段（B11和B12）,与“红边波段”相关的植被指数（RSSI和TCARIre1/OSAVI）也是红树林CNC反演的有效变量。基于3种方法重建后10 m的影像构建的模型反演精度（R²val>0.579）均优于原始20 m的影像（R²val=0.504）;基于Sen2Res算法重建影像构建的反演模型拟合精度（R²val=0.630,RMSE_val=5.133,RE_val=0.179）与基于三次卷积重采样重建影像的模型拟合精度（R²val=0.640,RMSE_val=5.064,RE_val=0.179）基本相当,前者模型验证精度（R²cv=0.497,RMSE_cv=5.985,RE_cv=0.214）较高且模型变量选择数量最为合理。综合重建影像光谱细节及模型精度,基于Sen2Res算法重建的Sentinel-2影像在红树林CNC估算中具有良好的应用潜力,能为区域尺度红树林冠层健康状况的精细监测提供有效的方法借鉴和数据支撑。     

GF-2影像面向对象典型城区地物提取方法

国产高分遥感影像信息丰富,提供了精准的地物空间细节,深入研究高分数据处理及其提取城区地类目标信息的方法具有重要意义。本文以国产高分二号（GF-2）遥感影像为数据源,利用规则集的面向对象分类方法,通过ESP尺度分析工具选取得出最优分割尺度,建立各类地物的特征体系及分类规则,最终提取出研究区典型城区地物信息,并将之与传统基于像元的SVM监督分类结果作比较。结果表明：规则集的面向对象分类总体精度为92.23%,Kappa系数为0.9,比SVM监督分类有大幅度提高。对高分二号等高分辨率影像,面向对象的分类方法精度更高,图示效果更好,是城区地物提取的有效方法。     

全球地表覆盖数据辅助多源影像融合提取城市不透水面

本文提出了一种利用GlobeLand30数据辅助多源数据融合进行城市不透水面自动提取的方法。首先基于波段映射和小波变换的影像融合方法,融合哨兵二号和高分二号影像,获得同时具有较高空间分辨率和光谱分辨率的融合影像,其具有丰富的光谱特征和空间特征,有利于提升复杂城市区域的不透水面和非不透水面区分能力。然后利用GlobeLand30数据的类别信息自动获取初始分类样本,基于融合影像的丰富光谱信息构建多种植被指数、水体指数和建成区指数,对初始分类样本进行优化。最后利用优化后的训练样本,使用光谱、地物指数等特征训练分类器,实现城市不透水面的自动准确提取。本文以济南市2019年的高分二号和哨兵二号影像为试验数据,在时相、分辨率与影像均不同的GlobeLand30全球地表覆盖数据辅助下获得了总体精度优于92%的不透水面提取结果,验证了本文方法的有效性。     

基于多源国产高分卫星时空信息的米级分辨率耕地提取

及时准确地获取耕地空间分布数据对于农业生产管理、产量估算、种植结构调整等具有重要意义。目前的耕地提取多基于多时相中低分辨率影像或单时相高分辨率影像,难以满足耕地破碎,农作物种植模式复杂的区域精度需求。基于此,本研究通过协同国产高分一号（GF-1）、高分二号（GF-2）和高分六号（GF-6）卫星影像,探索米级分辨率尺度下的耕地高精度提取方法。该方法以深度神经网络UNet为基础,通过协同GF-1/6的多时相优势和GF-2影像的高空间分辨率构建了CEUNet（Cropland Extraction UNet）模型,以充分挖掘耕地的时相特征和空间几何特征。同时,将基于CEUNet模型提取的米级耕地结果分别与基于UNet和多源不同分辨率遥感影像的语义分割（UNet_m）、基于UNet和单时相高分辨率影像的语义分割（UNet_s）、基于对象的随机森林分类（OBIA）、基于像元的随机森林分类（RF）提取的耕地结果展开对比,分析所提出的方法在不同区域的适宜性。结果表明,基于CEUNet模型提取的米级耕地总体精度达到92.92%,且基于CEUNet提取的耕地的逐像元验证结果在平均F1-Score值上相较于基于对象和基于像元的随机森林分类分别提升了0.21和0.21,相较于UNet_m和UNet_s分别提升了0.04和0.11,其中针对地块破碎,景观异质性高等区域,CEUNet相较于UNet_m和UNet_s提升了0.09和0.26。本研究提出的CEUNet模型能够充分发挥多源国产高分卫星数据的空间和时间优势,两者结合能够快速、高效地提取不同农业景观及不同种植模式的耕地空间分布信息。     

遥感影像数据模型及影像数据库的建立

在总结图像数据模型研究的基础上,分析了遥感影像的种类、一般存储方式、影像与具体应用的关系,指出遥感图像管理的特殊性,提出了遥感影像在关系数据库中的逻辑表达模型,讨论了该模型支持下的基于图像内容的查询问题,最后介绍一个遥感影像数据库的设计原型。     

一种新的基于内容遥感图像检索的图像分块策略

对常用的图像分块方法进行了说明，提出了平均块覆盖率、冗余数据比率等概念，以及平均块覆盖率和冗余数据比率是衡量CBRSIR系统分块方法优劣的重要标准这一论断。在此基础上，针对Quin-树存在的主要问题，提出了一种新的分块策略——Quin^＋-树，并将Quin^＋-树和Quad-树、Quin-树和Nona-树进行了分析和比较。实验证明，Quin^＋-树是最实用可行的CBRSIR图像分块方法。     

多时相影像数据管理中的影像块编码技术研究

探讨了多时相影像数据组织与管理的方式,提出了一种基于Morton码的多时相影像块编码管理机制,可以简单、方便、高效地管理海量多时相影像数据,并给出了多时相影像数据库的实例.     

基于支持向量机的SPIN－2影像与SPOT－4多光谱影像融合研究

遥感影像融合是解决多源海量数据富集表示的有效途径之一。针对高分辨率遥感数据SPIN-2(2m)与多光谱遥感数据SPOT-4(20m)的影像融合，提出了基于支持向量机(SVM)的遥感影像融合的新方法。建立了基于SVM的遥感影像融合模型，并进行了分类融合实验，实验效果较好。最后给出了分类融合评价。结果表明，支持向量机可用于遥感影像融合，且分类融合精度较高。     

小波变换在遥感数字图像处理中的作用

简要介绍了小波的基本概念、特点，以及小波变换在数字图像压缩、图像消噪、图像增强以及影像融合等遥感数字图像处理中的作用。     

Dynamic Data Updating Algorithm for Image Superresolution Reconstruction

IntroductionI mage superresolution (SR) refers to i mageprocessing algorithms which can produce highquality ,high-resolution ( HR) i mages froma setof low quality , low-resolution ( LR) i magesthrough fully exploiting the great potentials ofcurrent i mage data , such as the multi-looked,multi-temporal , multi-platformand sequencei m-ages . Considering the additional temporal dataavailable in the i mage sequence ,i mage superres-olution can be more generally considered as aprocedure of transf…     

SAR与可见光图像匹配算法研究

合成孔径雷达影像和可见光影像的匹配是雷达自动导航飞行器的关键技术之一,概述了雷达图像的基本滤波方法,多尺度边缘特征提取的基本思路。论述了基于改进Hausdorff距离的SAR与可见光图像的匹配思想,总结了其中存在的主要问题。     

卫星影像在水电站生态评价中的应用

介绍了LandSatMss影像、遥感影像处理技术以及在乌江彭水电站生态评价中的应用。     

一种改进的UAV视频序列影像镶嵌方法

视频序列影像自动镶嵌是UAV视频影像处理应用中的基础环节和重要研究方向。针对序列影像镶嵌过程中,由于配准精度不高、误差累积所导致的拼接错位严重,镶嵌结果不理想的情况,从提高特征匹配的精度和准确度出发,提出了一种改进型的UAV视频序列影像自动镶嵌方法。通过对特征匹配结果的精细化处理,保证了影像配准的正确性,取得了较好的镶嵌结果。     

影像匹配中核线影像的快速生成算法

深入分析了核线影像与原始倾斜影像之间的解析关系,提出一种核线影像生成的快速算法。