基于特征空间优化的随机森林算法在GF-2影像湿地分类中的研究

由于季节性的植被动态和水文波动,湿地遥感影像分类常常比较困难。本文采用优化特征空间的随机森林算法（Random Forest）对吉林省白城市通榆县东部地区预处理后的GF-2影像进行湿地分类研究,具体分为2步：① 对研究区遥感影像进行多尺度分割和对象特征的提取。针对一些学者获取最佳分割尺度时仍受主观因素影响较大的情况,本文通过改进全局最优分割方法来获得最佳分割尺度。② 在最优分割的基础上,基于特征重要性对随机森林分类算法的特征空间进行优化,以得到最佳的随机森林分类结果,并与相同条件下（同数据、同分割尺度、同训练样本,同特征空间）的K-NN、SVM、CART 3种算法以及未优化特征空间的RF算法的分类结果进行了比较。结果表明,基于优化特征空间的RF算法的分类结果总精度和Kappa系数分别为93.038%和0.9177,而K-NN、SVM和CART 3种分类算法的分类结果的总精度分别为83.357%、78.068%、77.136%,未优化特征空间的RF算法分类结果总精度为90.937%。相较于K-NN、SVM、CART 3种分类算法,RF算法在GF-2湿地影像数据中具有更好的分类性能,同时优化特征空间的RF算法精度有所提高,在湿地资源管理中可以发挥非常重要的作用。     

高空间分辨率遥感影像分割尺度参数自动选择研究

面向对象解译技术在高分辨率遥感影像信息提取中得到广泛应用,但影像分割的基础问题仍严重制约其自动化水平,尤其是分割参数选择。因此,本文以广泛使用的分型网络演化分割算法为例,开展尺度参数选择研究。借鉴对遥感影像分辨率敏感的局部方差指标,引入边长和面积权重,构造加权局部方差（WLV）指标,对多个分割结果进行评价,进而实现最佳尺度参数选择。在珠江区域2.5 m的SPOT 5融合影像上进行实验,通过计算最佳分割结果与人工分割结果的相似度对WLV进行定量验证。此外,还对WLV在分割对象最小为一个像元、最大为整景影像的全范围尺度参数的变化规律进行了实验,结果表明：在WLV随尺度参数的变化曲线中,不同极大值点的分割结果反映了实验区不同景观层级上的斑块,其中第1个极大值点对应的分割结果能够较好地反映影像的最小可识别单元。     

面向对象的高分辨率遥感影像分割分类评价指标

由于总体精度或Kappa系数的遥感影像分割/分类评价指标,对影像分割图斑的几何形状等真实结构未能有效刻画,不能有效体现面向对象处理中边缘像元的真实分割/分类效果。本文基于分割对象的几何结构,提出了5个面向对象的高分辨率遥感影像分割/分类精度评价指标:过分割、欠分割、边缘匹配、分割块数,以及形状误差,并在IDL平台实现了一个面向对象影像分析与评价的原型系统。通过对福州市QuickBird影像的Meanshift分割评价,证实了其指标能够刻画出分割对象的深层结构,并符合地物对象分割/分类的真实分布。实验还表明,该评价指标在确定分割算法的参数方面具有重要的应用价值。     

天绘一号卫星影像的平原绿化提取方法

平原绿化是我国平原地区森林植被的主体,为生态环境建设提供了有力保障。但平原绿化分布零散,斑块面积小,不易被准确提取。本文以河南省封丘县为例,利用天绘一号卫星影像面向对象分类技术提取了平原绿化。在面向对象分类过程中,针对不同平原绿化信息选取不同的分割尺度和参数,建立影像对象的分割层次结构,确保农田林网、通道防护林、四旁防护林等平原绿化信息能够被准确分割。分类时通过构建隶属度函数,利用层与层之间的关系,子类继承父类的分类特征,在此基础上增加自己的特征,建立分类规则集,逐层提取绿化信息。本文共获取封丘县平原绿化面积152.51 km²,其中,农田林网36.09 km²,通道防护林21.29 km²,四旁防护林71.56 km²,片林23.57 km²。利用验证点数据,对分类结果进行精度评价,总体分类精度为93.50%,Kappa系数达到0.92。     

融合高度特征的高分遥感影像多尺度城市建筑类型分类

城市区域建筑类型信息在城市功能区识别、城市环境变量反演等应用领域具有重要作用。本文提出一种融合高分辨率遥感影像高度特征的多尺度城市建筑类型分类方法。首先利用语义分割模型识别高分辨影像中建筑和阴影对象;然后借助建筑对象及其阴影信息在卫星成像时的几何关系估算建筑高度;最后基于多尺度图像分析思想,提取一系列表征建筑对象的高度、空间结构、几何等多尺度特征,利用机器学习方法进行建筑类型分类,并进一步分析不同粒度的建筑类型分析单元对分类结果的影响。选取福州市主城区国产高分二号高分辨率影像进行实验验证。结果表明：① 基于所提方法的建筑类型分类总体精度达到82.98%, kappa系数为0.77,分类精度优于本文中未加入高度信息的分类方法和单一尺度分类方法;② 引入高度特征有效提高了中低层居民楼和高层商住两用建筑类型的分类精度,较未加入高度特征的分类结果,总体精度提高了11.28%;③ 融合多个尺度的图像特征可有效减少粘连建筑误分为密集型建筑的情况,较单一尺度分类方法,总体精度提高了2.77%。在精细的数字表面模型数据缺失下,利用高分辨影像阴影信息可为建筑物高度估计提供一种有效的策略,提高城市建筑类型分类精度。此外,融合多粒度图像特征可提升城市区域复杂建筑类型的表征能力,进而提高分类精度。     

结合影像分区与尺度估计的耕地提取方法研究

尺度效应的存在使得不同地物的空间及属性尺度存在差异,不存在适合于影像中所有地物的唯一尺度。但通过影像分区,然后针对不同区域设置最优分割参数,可以有效地提高影像整体的分割精度。耕地地块分割中,对分割边界的要求较高,需要保证地块边界清晰连续,鉴于此,本文提出了一种结合影像分区及尺度估计的耕地地块提取方法。本文利用不同地物的温度反演影像来实现区域划分,根据温度数据将影像划分为不同地物类型、作物类型或作物长势不同的多个区域。接下来,分别对不同的区域影像进行分割,由于不同类型地物的固有空间空间尺度不同,所以不同区域影像的最佳分割参数也随之不同。空间统计的平均局部方差法可以用来预估各区域影像的分割参数,与分割参数优选的方法相比,该方法可快速准确定位,且效率较高。因此本文利用该方法进行参数估计,采用边缘约束分水岭分割算法进行耕地地块分割。此外,本文对现有影像分割评价指标进行了改进。实验结果显示,本文提出的耕地地块提取方法可针对影像的不同区域,快速准确地设置分割参数,且与其他分割方法相比,地块边界更清晰连续、多边界问题得到了极大改善。     

基于谱空间统计特征的高分辨率影像分割尺度估计

多尺度分割是面向对象遥感影像分析的关键性基础步骤,影像分割过程中尺度参数的选择直接关系到面向对象影像分析的质量和精度。本文首先从理论层面将遥感影像分割的尺度界定为基于统计的原始影像全局或局部特征的一种定量化估计,并在算法层面上将多尺度分割算法的尺度参数概括为空间尺度分割参数（类别或斑块间的空间距离）、属性尺度分割参数（类别或斑块间的属性距离）和合并阈值参数（斑块大小或斑块像元数目）;接着,提出了基于谱空间统计的高分辨率影像分割尺度估计方法;最后,以均值漂移多尺度分割算法为例,采用高空间分辨率的Ikonos、Quickbird和航空影像数据,对本文提出的基于谱空间统计的高分辨率影像分割尺度估计方法进行了验证。结果表明,该方法在一定程度上不仅避免了高分辨率遥感影像分割尺度参数选择的主观性和盲目性,还提高了面向对象影像分析的自动化程度,具有可行性和有效性。     

GF-1影像地物最优分割尺度确定方法与评价

GF-1卫星是中国高分辨率对地观测系统的第一颗卫星,在土地利用变更调查、土地利用动态监测等方面发挥重要作用。在面向对象的信息提取研究中,传统最优分割尺度方法得到的往往是某一个确定数值。以GF-1影像为实验影像,分别利用均值方差法、最大面积法、面积比均值法等方法,对影像常见地物进行最优分割尺度研究,得到最优分割尺度区间,采用eCognition软件ESP工具进行分割结果评价,在这个区间都能得到较好的分割效果。     

面向无人机影像的改进FNEA分割方法

针对无人机影像光谱信息量不足导致的影像分割精度较低和同类地块过度分割问题,本文设计了一种面向无人机影像的改进FNEA分割方法。首先,利用特征提取方法,构建原始RGB影像的不同纹理和植被指数特征影像;然后,基于改进分离阈值法选择最佳植被指数和纹理特征;最后,将最佳特征与原始RGB数据融合,采用FNEA算法进行影像分割。将改进FNEA方法与多种分割方法对比,结果表明改进FNEA方法的分割精度更高,同一地块内过度分割可得到较好控制,适合无人机影像的分割。     

最优分割尺度下的多层次遥感地物分类实验分析

为了快速、准确地提取我国海岸带地区土地利用及其变化信息,选择高分辨率遥感影像作为数据源,提出了最优分割尺度下的遥感多层次地物识别分类方法。首先,通过改进的局部方差法进行最优分割尺度的确定,建立影像中各对象的方差均值与变化率随分割尺度变化曲线,确定方差均值的峰值,以变化率开始呈现下降趋势时所对应的分割值为最优分割尺度参考...     

高分辨率遥感图像融合的光谱保真问题

分析高分辨率遥感图像融合光谱失真的原因,利用基于滤波原理的Wavelet、SFIM融合算法和基于统计原理的Gram-schmidt、PCI pansharp模块提供的融合算法对高分辨率遥感图像的代表QuickBird图像进行融合试验。结果表明:这四种融合算法虽都具有很好的光谱保真性,但从光谱保真度和高频信息融入度这两个方面的定量分析来看,基于统计原理的融合方法总体上优于基于滤波原理的融合方法,更适合于QuickBird高分辨率遥感图像的融合。     

VRS RTK技术在QuickBird遥感影像定位研究中的应用

基于虚拟参考站(Virtual Reference Station,VRS)的RTK定位技术是一种以载波相位观测值为基础的实时差分定位技术,与传统测量手段相比,具有快速、高效的特点,且具有较高的测量精度。本文主要探讨基于VRS RTK技术在QuickBird遥感影像定位研究中的应用,包括VRS RTK定位技术原理、基于VRS RTK的遥感影像控制点处理方法,以及基于此的遥感影像定位模型和定位精度。     

南麂列岛海洋自然保护区海岸要素的IKONOS图像地学分析

海岛 ,特别是一些面积小的岛屿 ,处于复杂的环境中 ,具有陆地与海洋的多种尺度特征。 IKONOS卫星遥感图像是现有遥感信息中空间分辨率最高的卫星数据之一 ,因此是海岛详细探测、大比例尺遥感分析的重要信息源。南麂列岛作为国家级海洋自然保护区 ,素有“贝藻王国”之称 ,具有典型性和示范性。本文是利用 IKONOS卫星遥感图像研究南麂列岛岸线特征、人工构筑物与近海目标以及土地覆盖的初步成果。结果表明它对细小目标的探测具有很大的潜力。     

采用IKONOS卫星影像进行立体测图技术的应用研究

本文介绍了采用IKONOS高分辨率卫星立体遥感影像进行立体测图的生产工艺,控制点布设方案及质量控制方法。通过精度统计分析,确定卫星立体影像在城市测绘方面的应用范围。通过试生产,形成了一套完整的立体测图技术方法。     

基于对偶四元数的不同地形无人机影像区域网平差解算方法

随着对地观测技术的发展,通过各种传感器获取的影像越来越多。无人机遥感技术以其方便、快捷、成本低、可云下飞行的优势正越来越多地运用到铁道沿线信息的获取中,为保证后续分类、信息提取、面积量算的精度,对无人机影像进行区域网平差具有重要意义。考虑到无人机影像具有像幅小、数量多、基线短、重叠度不规则等特点,将对偶四元数引入到无人机影像定向过程中,提出了一种利用对偶四元数进行无人机影像区域网平差解算的方法,并针对不同地形区域的无人机影像进行实验。实验结果表明:本文提出的算法应用到无人机影像区域网平差中,精度与常规光束法区域网平差相当,所需像控点数量及分布与常规光束法区域网平差相当,本文研究为提高无人机影像区域网平差的解算效率探索了一种新思路。     

QuickBird 影像城市阴影信息的提取与消除

城市绿地信息在城市研究中的重要作用。但由于各种因素的影响,城市绿地信息提取的精度受到很大的限制,其中,城市中建筑物的阴影是城市绿地信息提取的一个重要限制因素。本研究选取呼和浩特市城区的QuickBird影像,在获取最佳波段组合的基础上,利用多种方法对遥感影像的阴影信息进行提取和消除,以期获得最佳的阴影消除方法,高效地提取城市绿地信息。首先,通过比值运算、波段重组,增强处理影像阴影信息,用最佳指数法分析QuickBird影像阴影提取的最佳波段组合;然后,根据阴影在近红外波段的最小亮度值与最大亮度值的范围建立掩膜,成功提取影像的阴影信息;最后,将色彩空间变换分别与同态滤波和Gamma矫正结合以消除影像阴影,并与其他方法进行对比。研究结果表明,QuickBird影像阴影提取的最佳波段组合为3/4、4、2波段组合,最佳亮度值范围为70-165;色彩空间变换与Gamma矫正相结合的方法可更好地消除阴影,并能较好地保留影像的彩色信息,是消除阴影的最佳方案。     

Evolving neural network using variable string genetic algorithm for color infrared aerial image classification

Coastal wetlands are characterized by complex patterns both in their geomorphlc and ecological teatures. Besides field observations, it is necessary to analyze the land cover of wetlands through the color infrared （CIR） aerial photography or remote sensing image. In this paper, we designed an evolving neural network classifier using variable string genetic algorithm （VGA） for the land cover classification of CIR aerial image. With the VGA, the classifier that we designed is able to evolve automatically the appropriate number of hidden nodes for modeling the neural network topology optimally and to find a near-optimal set of connection weights globally. Then, with backpropagation algorithm （BP）, it can find the best connection weights. The VGA-BP classifier, which is derived from hybrid algorithms mentioned above, is demonstrated on CIR images classification effectively. Compared with standard classifiers, such as Bayes maximum-likelihood classifier, VGA classifier and BP-MLP （multi-layer perception） classifier, it has shown that the VGA-BP classifier can have better performance on highly resolution land cover classification.     

海量国产高分辨率卫星影像优化处理研究

国产卫星影像以其快速获取、高分辨率、覆盖范围广等特点在城乡规划、资源管理、动态监测、应急保障、国防安全建设等都发挥了不可替代的作用。2018年山东省自然资源卫星应用技术中心成立,定向接受国家分发的高分一、高分二、资源三号为主的国产高分卫星数据,月平均接受十余批次,年接受数据量达到TB级别,处理后即可向省内各用户分发。国产卫星影像处理存在多个技术难点,如何高效处理国产高分辨率卫星影像是当前急需解决的问题。该文介绍了国产高分辨率的卫星数据及处理平台,对关键技术处理流程进行了机理研究,提出了基于影像预处理、空三加密、DEM成果等关键流程的优化方法,对优化前后的生产效率进行了统计分析,验证了快速处理高分辨率卫星影像的可靠性与高效性。     

基于数学形态学和Hough变换的高分辨率遥感影像道路提取

城市交通是经济社会发展的重要推动因素和枢纽,因此道路信息的提取与更新显得尤为重要。利用遥感图像来提取道路信息已经成为近年来道路提取的主要方法,但高分辨率遥感影像的快速发展与应用,在提供丰富信息的同时使道路提取变得更加困难。针对目前基于高分辨率遥感影像提取道路存在的问题,提出一种基于数学形态学和Hough变换的道路自动化提取方法。基于Hough变换确定道路的走向,在此基础上选定线性结构元素,利用数学形态学进行道路提取。分别选择IKONOS影像和Quickbird影像验证本文提出的模型。实验结果表明,本文提出的模型能有效地提取弯曲型道路与直线型道路,取得了较好的结果。     

AN ILLUSTRATIVE STUDY ON LOCAL LANDSCAPEAND ITS LONG-TERM CHANGES BASED ON IKONOS AND HISTORICAL AERIAL PHOTO

Nowadays, the research works on landscape at fine scales using high-resolution images are uncommon.This research is based on the analysis of the combination of remote sensing data (1KONOS imagery acquired in 2002 and historical aerial photo taken in 1942). In the paper, the ecotopes in Qiujiadou and Xishao villages in Yixing City of Jiangsu Province in 1942 and 2002 were compared and landscape changes as well as the causes of the considerable changes were analyzed. It was found that the ecotope changes were at greater level in some aspects such as water surface and perennial vegetation coverage etc. This study at fine scale is globally significant for the rural areas, especially for the subsistence agricultural land, which occupies larger percentage in the earth. And it analyzes the structure of landscape based on a new landscape classification system--stratifications method.