基于高分一号影像的两种地表覆盖分类方法对比研究

以高分一号影像为数据源,分别应用最大似然分类法和面向对象分类法对影像进行遥感分类,比较不同影像分割尺度,对分类结果进行精度评价,结果显示:面向对象分类方法综合利用多类遥感指数,提高了分类精度,可以有效应用于遥感影像快速分类。面向对象分类方法中分割尺度对分类精度影响较大,但如何设置最优分类尺度仍需进一步研究定量确定方法。     

乡村聚落空间演变特征分析

基于武汉市黄陂区2006和2013年土地变更调查数据,使用空间分析方法和景观格局分析方法,对黄陂区乡村聚落空间格局分布与变化进行深入分析。采用相关分析和逐步回归模型,进一步探讨乡村聚落空间格局演变的驱动力。研究结果表明,2006~2013年黄陂区乡村聚落空间格局发生明显变化。演变特征可以归纳为聚集型、破碎型和连片发展型。通过驱动力分析,黄陂区乡村聚落聚集化与道路建设、农民人均纯收入、地区生产总值、农林牧渔产值、用电量呈显著线性相关,乡村聚落破碎化与土地管理制度、户籍制度等政策相关,同时与农村居民的个人因素有关,乡村聚落连片发展除了与地区社会经济发展水平有关以外,也较大地受到政府调控与地方发展定位的影响。     

基于SVM的高分一号卫星影像分类

以辽宁阜新为研究区,运用支持向量机(SVM)的方法对高分一号8 m,16 m和Landsat8多光谱影像进行土地利用分类对比研究。实验表明,SVM的分类精度高于最小距离和最大似然方法,高分一号多光谱数据的分类精度高于Landsat8数据,可以应用于土地利用的分类。     

面向对象的高分一号铁尾矿遥感信息提取与分析

针对高分一号遥感数据铁尾矿信息提取精度较低的问题,文中分析了铁尾矿高分遥感图像光谱、纹理及空间特征,构建了铁尾矿遥感光谱特征强化的数学模型RTI和IOT,建立了面向对象的铁尾矿高分遥感信息提取的技术流程。并以唐山典型矿山地区为研究对象,进行了铁尾矿遥感信息的提取实验和精度分析,验证了RTI和IOT强化数学模型在面向对象决策分类规则中的有效性,为铁尾矿资源的目标提取和自动监测提供了一种新的处理方法。     

高分一号遥感影像融合方法比较研究

利用HPF(高通滤波)法、Gram-Schmidt法、HCS(超球面空间)法和UNB-Pansharp法4种影像融合方法,对高分一号遥感卫星影像进行融合实验。通过对融合影像的目视解译,根据地物类型的不同,从光谱保真度和空间细节保持度2方面进行定性评价。采用统计方法进行定量评价,评价指标包括信息熵、平均梯度、相关系数和偏差指数。在综合评价结果后,给出4种融合方法不同的适用情况,为高分一号影像的进一步研究提供理论支撑。     

高分一号遥感影像地质灾害信息提取方法研究

山区地质灾害发生频繁,受灾范围大,危害严重。提取地质灾害信息、估算受灾情况,对救灾工作极为重要。传统的遥感人工解译方法速度慢、效率低;计算机自动解译速度快但解译精度受影像质量影响大,大范围地区很难建立起普适性的解译模型。本文利用洮南市西部高分一号遥感数据,结合DEM生成三维影像,建立解译标志,解译基础地质信息,分析地质灾害成因;根据研究区泥石流地质灾害的主要影像特征,提取影像的分类属性,基于面向对象的分类方法,建立信息提取模型,快速提取出地质灾害敏感区域;再进行人机交互,精确提取出地质灾害的类型和范围,通过野外验证,该方法十分可靠,为大范围地质灾害信息快速提取和灾后救援提供科学依据。     

国产高分卫星遥感影像融合方法比较与评价

选择适宜的融合方法有利于卫星遥感影像融合产品更好地服务于生产实践及科学研究。本文在总结现有影像像素级融合算法原理的基础上,选用Pansharp、Gram-Schmidt、HPF、Ehlers、Subtractive,Modified IHS、Brovey、PCA、NNDiffuse等多种常用的影像融合方法对国产高分影像的全色和多光谱数据进行了融合处理,并从定性和定量的角度对融合结果进行了详细评价,试图寻找适用于国产高分卫星遥感影像的最佳融合方法。结果表明:针对国产高分一号卫星遥感数据,超分辨率贝叶斯算法融合效果在视觉效果与影像质量定量评价指标中综合表现最佳;Gram-Schmidt、NNDiffuse、Subtractive和HPF融合结果地物边界最为清晰;ModifiedIHS、PCA、Brovey融合影像色彩失真较为明显;NNDiffuse在可见光波段表现较突出;Gram-Schmidt在近红外波段表现效果最佳。     

高分一号影像数据城市生态用地监测

针对我国城市化进程不断加快,城市生态用地发生翻天覆地变化的状况下,如何及时准确地获取城市生态用地覆盖信息的问题,该文以北京部分城区高分一号遥感影像数据作为实验数据,提出一种面向对象的城市生态用地信息提取方法。通过分析城市生态用地5种地物类型的光谱信息和几何信息,建立相应的规则集以提取小尺寸遥感影像中生态用地信息;针对建筑物和裸土难以区分的问题,引入纹理信息来提高提取精度,并将含有纹理信息的规则集应用于北京市遥感影像。实验结果表明,该方法提取精度可以满足大面积的城市生态用地信息提取的需求。     

高分二号遥感影像提取冬小麦空间分布

精细的农作物空间分布数据对于资源、环境、生态、气候变化和粮食安全问题均具有重要的意义,卷积神经网络已经成为从遥感影像中提取农作物空间分布数据的主要方法,但提取结果中的种植区域边缘往往比较粗糙。本文以高分二号遥感影像为数据源,选择冬小麦为提取目标,利用RefineNet模型和最大后验概率模型构建冬小麦遥感提取模型WWRSE(Winter Wheat Remote Sensing Extraction),获取精细的冬小麦空间分布数据。WWRSE模型利用RefineNet网络提取像素的语义特征,使用改进的SoftMax模型生成像素的类别概率向量;以类别概率向量的最大分量与次大分量的差值作为置信度,根据置信度将类别概率向量分为可信和不可信两组,可信组直接使用最大分量对应的类别标签作为相应像素的分类结果;结合最大后验概率模型确定不可信组像素的分类结果。利用随机梯度法对WWRSE模型进行训练。选择SegNet、DeepLab、RefineNet作为对比模型进行实验,WWRSE提取结果的精度为92.9%,比SegNet提高了13.8%,比DeepLab提高了10.9%,比RefineNet提高了8.6%。实验结果表明WWRSE模型在提取冬小麦空间分布数据方面具有一定的优势。WWRSE模型提取的结果能够为大范围冬小麦种植面积统计提供依据。     

高分一号汶川极震区滑坡提取研究

选择汶川地震极震区的高分一号卫星影像,通过面向对象的分析技术提取滑坡信息;采用多尺度分割算法,结合高分影像和滑坡特点将以往经验式参数选取方法进行优化,分析极震区滑坡的特征,选择合适的特征参数,构建分类规则,实现滑坡的识别与提取。滑坡灾害信息的提取结果采用野外实际调查的滑坡点进行精度评价,滑坡提取总精度为84%,表明利用高分一号高分辨率卫星数据可以较好地提取滑坡灾害信息,基本满足滑坡灾害识别的要求。     

面向对象的库区高分一号影像土地利用信息提取

高分一号（GF-1）是我国自主研发的第一颗高分辨率遥感卫星,其包含地物信息较为丰富,已应用于土地利用信息提取,但在水利工程库区土地利用调查方面研究较少。本文以峡江水利枢纽工程库区为例,首先对库区影像进行了基于RPC模型的正射校正、几何精纠正等预处理;然后针对GF-1的传感器响应特性,采用基于多元线性波段拟合的方法对多光谱与全色影像进行融合,该方法相对于传统分量替换法具有更好的融合性能;最后综合利用影像的光谱、纹理及形状等特征,采用面向对象的方法对融合后的库区影像进行了地类信息提取与分类精度评价。试验结果表明,融合影像可以有效提取水利工程库区的土地利用信息,总体分类精度达到87.9%,Kappa系数为0.836,能够满足库区土地利用调查和变化监测的要求。     

基于高分二号的城市绿地提取方法研究

绿地对城市生态系统具有重要的调节作用。利用遥感技术来辅助绿地信息的提取,能够获取绿地空间结构,动态掌握绿地覆盖面积,从而达到调控和监测城市绿地变化的目的。本文分别采用最小距离分类和面向对象的最邻近分类2种方法进行城市绿地提取,实验结果表明,利用高分二号这种空间分辨率较高的遥感影像进行绿地信息提取,面向对象的分类方法要比传统的最小距离分类方法更为适合。     

基于高分辨率遥感影像的农村聚落信息的提取

传统的房屋提取方法一般基于像素的提取,无法利用影像的空间信息。本文提出了一种面向对象的卫星影像房屋提取方法。利用影像对象的光谱特征、几何特征和空间关系建立知识库,利用知识库中的规则来提取影像中的房屋。     

基于高分七号影像自动提取东北黑土区侵蚀沟的方法

东北黑土区沟蚀严重且分布面积广,目前对其进行监测大多基于目视解译,自动化程度低,急需一种快速提取方法。本文选取沟蚀严重的黑龙江省宾县马蛇子河流域,基于高分七号影像,以目视解译结果为参照,比较流向边缘检测、机器学习、深度学习3种方法自动提取侵蚀沟的精度。结果表明：(1)流向边缘检测方法依赖高精度地形数据,高分七号立体像对生成的地形数据垂直精度低,侵蚀沟整体提取精度仅为6.7%,无法用于切沟和浅沟的自动提取;(2)机器学习方法需要人为设置分割参数并设计分类特征,自动化程度较低,侵蚀沟整体提取精度可达50.7%,对切沟识别精度可达83.1%,但对浅沟识别精度仅为9.2%;(3)深度学习方法采用端对端的模式,无须人为设计特征提取器,自动化程度高,整体提取精度可达60.8%,对切沟识别精度可达68.1%,对浅沟识别精度可达69.7%。     

基于高分影像的水利空间要素提取规则集构建

针对高分遥感水利要素自动提取问题,提出了一种在融合处理后的高分一号(GF-1)遥感影像下表征和提取水利基础空间要素的方法。依据水利要素与水体的空间关系,采取先进行土地利用/覆盖分类,再提取水利设施要素的技术思路,构建了较为完整的水利空间要素提取规则集。利用混淆矩阵和矢量化图像对提取精度和叠合精度进行评价。结果表明,该规则集用于高分辨率影像水利基础空间要素提取的效果较好。其中,河流提取精度和叠合精度最高,分别为97.1%和94.1%;河流阻断物的提取精度和叠合精度最低,分别为86.0%和81.4%;其他水利要素总体精度较高。     

基于NDWI与改进型FCM相结合的高分一号影像水域信息提取方法研究

鉴于采用传统方法在提取高分辨率影像水域信息存在不足,本文以高分辨率国产卫星高分一号宽幅16 m空间分辨率多光谱影像为数据源,以浙江省钱塘江流域为研究区域,通过预先对影像进行NDWI处理,在此基础上利用改进FCM聚类算法实现了水域信息的自动提取,并与传统的NDWI和ISODATA分类方法提取结果进行比较。结果表明,该方法在分类效果和精度方面均优于传统分类方法,作为国产高分一号影像水域信息自动提取方法是可行的。     

一种高分影像建筑区分块表示与合并提取方法

建筑区是一种重要的人工地理要素,利用高分辨率卫星影像可以在更精细的尺度上获取建筑区信息。针对建筑区这类结构复杂、面积相对较大的地物类,提出一种分块表示与合并提取方法。首先,通过角点上下文约束来划分图像,并将获得的图像块作为影像处理的基本单元;然后,利用空间变异函数来建模每个图像块并提取特征描述参数,进一步通过主成分变换实现建筑区图像块的结构特征表示;最后,根据图像块空间结构特征的相似性实现建筑区的判别。实验结果表明,该方法能够有效实现高分影像建筑区的提取,并且对不同分辨率的高分影像表现出良好的适应性。     

无人机影像与高分卫星影像融合方法研究

针对目前卫星影像数据有丰富的光谱信息但是空间信息不足,而无人机影像空间分辨率高但是光谱信息缺乏的问题,本文将高分二号卫星多光谱影像数据与无人机正射影像数据融合,得到高空间分辨率和光谱信息丰富的融合影像。通过实际数据分别利用PCA、HIS、高通滤波3种常用的图像融合方法进行高分二号卫星多光谱影像与无人机正射影像的融合实验,并通过定性和定量分析的方法从光谱信息保留的完好性和空间信息表达的分辨率2个方面对比分析了3种融合方法的融合效果。     

基于高分一号宽幅多光谱影像的鄱阳湖湿地分类研究

典型湿地类型分类对于湿地生态环境保护和生态环境建设具有重要意义。本研究以高分一号宽幅多光谱影像数据作为数据源,以鄱阳湖典型湿地作为研究对象,进行典型湿地类型分类。研究采用主成分分析、归一化植被指数、比值植被指数和归一化差异水体指数等方法对不同湿地类型进行光谱特征分析,结果表明:高分一号宽幅多光谱影像反演的归一化植被指数和归一化水体指数能够较好地区分水体、泥滩、挺水植物和湿生植物等常见湿地类型。通过归一化植被指数将湿地类型分为植被和非植被,归一化差异水体指数将植被类型进一步分为挺水植物和湿生植物,将非植被分为水体和泥滩。构建决策树对典型湿地类型进行自动分类,经过精度评价和分析验证,该方法针对高分一号宽幅数据进行典型湿地分类总体精度能够达到82.28%,Kappa系数0.7346,优于常规的监督分类和非监督分类。