语义网络模型的遥感影像面向对象分类

针对目前遥感影像面向对象分类中分类模型构建方法的不足之处,文章提出了一种语义网络模型与混合控制策略相结合的方法:从地理空间认知角度出发,分析遥感影像多尺度语义结构,利用C4.5决策树进行特征选择与语义网络模型构建,采用自上而下以及自下而上的混合控制策略,实现了语义网络模型的验证及面向对象分类。实验结果表明,该方法能够自动进行特征优选与分类模型的自动构建,能够为地表覆盖分类提供知识型分类模型与方法,为类似区域、类似数据、相近时间的影像解译提供参考。     

高分辨率遥感影像的随机森林变化检测方法

基于面向对象分析(OBIA)的遥感影像变化检测研究已取得显著的进展,代表了遥感影像变化检测的发展范式,未来是发展更加智能的解译分析方法。随机森林作为一种新的机器学习算法,其预测效果和性能稳定性要优于许多单预测器和集成预测方法。本文充分利用OBIA及随机森林机器学习算法的优势,提出了利用随机森林进行面向对象的遥感影像变化检测。首先基于熵率对影像进行超像素分割,通过最优超像素个数评价指数来获取最佳的影像分割结果,并提取每个超像素在前、后时相影像上的光谱特征和Gabor特征作为随机森林的特征输入数据,用于模型的训练。在初始像素级检测结果之上,自动进行分类样本选择并构建分类器模型,用训练好的模型来提取最终的变化区域。利用Quickbird、IKONOS、SPOT-5等3组多光谱影像进行试验,结果表明,本文方法在变化检测精度上要优于对比方法。     

特征优选的GF-2影像湿地地表覆盖要素提取

为满足地理国情普查及监测对湿地地表覆盖要素自动分类需求,本文以GF-2影像为数据源,采用Relief F算法优选特征,根据选取不同特征数量达到的总体分类精度和类间分类精度,对比分析面向对象的随机森林、决策树、支持向量机、最邻近4种分类方法对湿地覆被自动分类的适用性,通过实例进行对比分析,结果表明经过特征优选上述4种分类方法均可利用较少特征值达到较优的分类结果,验证了Relief F算法的有效性。在分类精度和学习速度方面,随机森林最优,决策树优于支持向量机,除最邻近方法外均可用于湿地信息普查。     

基于GF-1号影像的南方水稻种植信息提取

针对南方复杂地区水稻遥感信息提取研究中机器自动学习分类研究较少、分类精度不高的问题,以福建省三明市建宁县溪口镇为研究区,基于GF-1号卫星影像,采用面向对象的随机森林遥感分类算法对研究区内水稻田信息进行提取。首先通过优化面向对象分割参数和随机森林分类模型参数,提取并调用了影像中的多种特征;再对光谱特征、植被指数特征、纹理特征、几何特征进行特征空间优选;最后通过设置4种特征优选试验进行对比,得到最优分类模型。实验结果显示,基于特征空间优选的面向对象随机森林分类算法的水稻提取精度高达90%,分类总体精度可达87%,Kappa系数为0.85;与其他试验结果相比,漏分和误分现象较少,实现了南方地区水稻信息高精度自动识别。该方法计算特征少、实现简便,对于国产高分卫星影像在南方复杂地区作物自动提取中的应用具有参考性。     

基于解译知识库的地表覆盖自动解译研究及实现

高分辨率遥感影像具有丰富的空间结构信息和地理特征信息,因而被广泛地应用于地表覆盖信息提取工作中。针对高分辨率遥感影像解译中存在的目视解译效率低、自动解译分类精度有待提高、重复构建解译规则易造成劳动冗余等问题,本文提出了基于解译知识库的面向对象自动解译方法,并在此基础上开发了自动解译软件系统,通过解译知识的分类存储和用户的按需调用,实现影像解译的流程化、高效化。以四川省地理国情地表覆盖解译工作为例,表明应用该方法能够显著提高解译效率,解译结果具有一定的可靠性。     

面向对象的遥感影像分类在地理国情普查中的应用

遥感技术因其较高的精确性和时效性已成为监测土地利用变化的重要手段。地理国情普查是一项非常重要的调查工程,起着为各级领导干部科学决策提供数据支持的作用。遥感影像解译是整个普查工作中的重要环节,而且工作量巨大。目前,地理国情普查的遥感影像解译环节主要采用人工解译和计算机自动解译相结合的方法,以提高效率。本文主要介绍一种面向对象分类的遥感影像自动解译方法,通过东莞市TM影像实验,总结该方法的解译特点,并介绍其在地理国情普查中的应用。     

迁移学习支持下的高分影像山地滑坡灾害解译模型

无人机低空遥感是近年来新兴的一种快速获取灾情信息的手段,如何利用无人机高分影像构建滑坡灾害解译模型是实现快速自动解译滑坡的关键。针对该问题,对比了多种影像特征提取方法,将迁移学习(TL)特征和支持向量机(SVM)引入到构建滑坡灾害自动解译模型中,提出了一种TL支持下的高分影像滑坡灾害解译模型。选取5·12汶川地震及4·20芦山地震系列无人机影像构建了滑坡灾害样本库并进行了实验,TL特征方法整体分类准确度ACC为95%,ROC达到0.98,识别准确率达到97%。结果表明,所提方法可用于高分影像滑坡自动解译,同时可用于大面积高分影像中快速山地滑坡灾害定位及检测。     

地理本体驱动的遥感影像面向对象分析方法

针对遥感影像面向对象分析技术存在的“分类过程中专家分析不同带来的分类结果不一致”问题,提出地理本体驱动的“地理实体描述-模型构建-影像对象分类”解译框架。首先,利用地理本体建立影像对象客观特征与地理专家知识的联系,实现对地理实体的描述与表达;其次,利用知识工程方法以及计算机可操作的形式化本体语言构建影像对象特征、分类器的本体模型,形成语义网络模型;最后,联合语义网络模型与专家规则实现影像对象的语义分类。地表覆盖分类实验结果表明,该方法不仅能够得到反映真实地理对象的遥感影像分类结果,而且能够掌握地理实体的语义信息,实现地表覆盖分类知识的共享与语义网络模型的复用,为遥感影像面向对象分析提供了一种全局性的解译分析框架及其方法。     

高分辨率遥感影像智能解译研究进展与趋势

遥感影像解译是一个不断发展的研究方向,随着日新月异的遥感应用需求、高分辨率遥感数据的快速发展、地理知识的日积月累、以及人工智能技术的发展,亟需发展自动化、智能化的遥感影像解译技术。本文针对遥感影像智能解译,首先从遥感影像解译单元、分类方法、解译认知3个方面阐述遥感影像解译的研究进展,然后提出了面向地理场景的 “地理知识图谱构建—深度学习模型构建—地理知识图谱与深度学习模型协同的遥感影像语义分类”遥感影像智能解译总体框架,并给出初步试验成果,最后对智能解译的重要发展趋势予以展望,以期拓展遥感影像智能解译研究的思路与方法,提高遥感影像智能解译的精细程度和智能化水平,使智能解译具备地理空间理解能力,推动“数据—信息—知识—智能”的深度转化。     

基于eCognition的混合对象分类方法研究

正一、引言遥感影像的自动解译一直是研究的热点,也是难点。目前,主流的遥感影像处理软件如eCognition(易康)、ERDAS、ENVI都能够提供遥感影像自动解译功能。其中eCognition是由德国Definiens Imaging公司开发的智能化影像分析软件,提供面向对象的遥感信息提取功能,具有独特的多尺度分割技术。遥感影像的自动解译包括分割和分类两个步骤,其中分割是分类的基础,分割的好坏决定着分     

复杂山地环境下典型地物解译规则库研究

选择重庆市山地区域为研究区,以World View-2影像为研究对象,基于植被构面成果,采用面向对象的分类方法探讨了复杂山地环境背景下典型地物的光谱、纹理、几何、结构等特征;构建了适合山地环境地物遥感分类的解译规则库,自动进行地物的分类解译,并对分类结果进行了精度评价。结果表明,面向对象分类方法构建的解译规则库能够适用于复杂山地环境遥感影像的分类,保证了地物形状和属性的完整性,提高了遥感影像的分类精度;基于植被构面成果建立的解译规则库解决了地物分类时林地和果园难以区分的困难,提高了复杂山地环境下遥感影像的分类精度。     

基于多层次分割分类模型及其特征空间优化的建筑物提取方法

针对高空间分辨率遥感影像城市地物信息提取中的尺度效应、光谱多样性及分类特征优化等问题,基于面向对象影像分析方法,结合数据挖掘与机器学习技术,提出了一种多层次分割分类模型及其特征空间优化的建筑物提取方法。首先,根据遥感信息多尺度特性,针对地物特征差异设立层级关系,再结合光谱多样性特征定义地物包含的子类型,建立基于不透水面分割分类提取建筑物的层次化结构;然后,利用提出的Relief F-PSO组合特征选择方法,优化构建相应层次的影像特征空间;最后,在多尺度分割和特征优化的基础上,基于随机森林模型获取不透水面分布,进而采用J48决策树算法分类提取建筑物。实验结果表明,该方法能够利用较少数量的影像特征,获得高精度的建筑物提取成果。     

结合随机森林面向对象的森林资源分类

针对森林资源分类研究较少且缺少相对简单有效的方法的情况,提出一种结合面向对象和随机森林的森林资源分类方法。面向对象分割技术可减少“椒盐效应”,随机森林分类算法具有高准确度、抗噪声能力强、性能稳定等优势。鉴于此,通过调整面向对象的分割参数,构造最优特征空间及估算随机森林中决策树的数量等,构建了最优的面向对象随机森林分类模型。另外,选择了SVM算法作对比试验。试验结果显示,本文分类算法的总体精度达到83.34%,Kappa系数为0.7892,明显高于SVM,能够有效提高森林资源分类的精度。     

基于J48决策树的面向对象方法的土地覆被信息提取

过去10多a来,面向对象的影像分析方法在高分辨率影像信息提取中表现出了明显优势,得到了快速发展。该方法中一个难题是,如何有效地建立满足健壮性和通用性准则的分类规则集。基于数据挖掘原理的决策树方法有望提供有效的解决方案。选用WEKA J48算法从影像光谱、纹理和地形特征等诸多参数中优选出部分参数构建决策树分类模型,以此建立分类规则集,并集成于面向对象的影像分类方法中。利用Landsat5 TM影像和ASTER数字高程模型数据进行的甘肃省会宁县白草塬地区土地覆被分类的结果表明,本方法所建立的分类规则集具有较佳的健壮性和通用性,其分类精度明显优于基于像元的最大似然法和基于试错性规则集的面向对象法。     

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。     

航空影像农田类型分类在地理国情监测中的应用研究

航空影像的植被信息提取是遥感影像分类中的难点,仅利用光谱信息难以提取农田类型。本文以江苏农田为主要覆盖的典型区域为研究对象,选择航空影像利用随机森林算法提取不同的农田信息。本研究采用多尺度的分割方法,面向对象实现特征信息提取。根据光谱、纹理以及几何形状特性筛选出较为合适的特征作为参数,利用随机森林算法实现植被二级分类,分类精度达到84.60%,KAPPA系数为0.753,可为地理国情生产提供一定的参考。     

基于Relief F-RFE特征优选的桉树人工林提取

针对信息冗余导致机器学习分类精度下降的问题,该文提出了一种结合Relief F和递归特征消除法(RFE)进行特征优选的桉树人工林面积提取方法。首先将Zhuhai-1和Sentinel-1卫星影像进行融合,通过结合Relief F和RFE进行特征优选,以减少信息冗余的影响。其次,基于光谱、红边指数、纹理特征、植被指数和后散射系数等特征,采用简单非迭代聚类(SNIC)面向对象和随机森林(RF)算法进行桉树人工林面积提取。最后,为验证Relief F-RFE模型在分类方面的性能表现,将其与无特征优选下基于Zhuhai-1和融合数据以及基于RF特征优选的分类结果进行对比分析。结果表明：利用Relief F-RFE优选特征能有效提高桉树人工林分类精度,总体精度达到96.43%,相比于无特征优选下基于Zhuhai-1和融合数据分类结果,总体精度分别提高14.95%和8.43%。在与RF特征选择方法进行对比时,总体精度有所增长,提高了7.55%。     

一种面向对象的高分辨率遥感影像信息提取方法

针对传统面向对象分类方法的不足,根据研究对象特征构建了一种改进的面向对象的高分辨率遥感影像信息提取分类方法.首先利用SLIC超像素算法对影像进行分割,并提取分割后影像的纹理、光谱和形状特征;再利用SVM分类器提取影像信息,区分相似性较高的耕地和道路;然后利用随机森林算法提取水体和人工表面;最后对不同地物信息的提取结果进行拼接,实现土地利用分类.结果表明,与传统的面向对象分类方法相比,该方法的分类精度更高.     

面向对象标准最邻近分类法在地理国情监测中的应用

地理国情监测项目范围大,遥感影像分辨率高,信息提取精度要求高,人工解译任务繁重,急需利用自动解译技术来提高效率。面向对象的标准最邻近分类法可针对地表覆盖信息实现数据的自动快速提取,相比于人工分类方法所提取的结果,该方法具有较高的精度,并且可大幅度提高地理国情监测地表覆盖信息提取的生产效率。     

eCognition影像自动解译及精度评价

利用甘肃省白银市WorldView-2多光谱波段遥感影像,经预处理后采用eCognition软件通过影像筛选、多尺度分割、解译规则集建立、成员函数运算,自动解译了9种不同的地物类别,分别为旱地、无轨道路路面、水面、低矮房屋建筑区、硬化地表、天然草地、乔木林、工业设施及温室大棚。通过目视解译及野外实地验证对自动解译结果进行了精度评价,并与传统分类方法进行了比较。结果表明,基于eCognition的影像自动解译效果较为理想,解译总体精度达到了79.88%,Kappa系数为0.747,与人工目视解译相比大幅提高了解译效率,相对于传统分类方法大幅提高了解译精度。本研究在进一步改进地理国情普查及国情要素动态更新的方法上具有指导意义。