农田洪涝灾害信息遥感自动提取方法研究

为提高农田洪涝灾害信息提取效率,探索了有效的遥感影像水体自动提取方法,以2021年7月下旬河南省浚县农田洪涝灾害为研究对象,在灾前、灾中和灾后以Sentinel-2遥感数据归一化水体指数（NDWI）、改进的归一化水体指数（MNDWI）、多波段水体指数（MBWI）和B12波段作为多维特征,采用多维非监督水体自动提取方法提取水体面积。同时利用Canny-Edge-Otsu水体自动提取方法分别对MBWI、MNDWI、NDWI 3种水体指数和GF-3数据的HV极化波段进行阈值分割,提取农田洪涝灾害信息,并对不同数据源和不同方法提取农田洪涝灾害信息的精度进行对比分析。结果表明,多维非监督水体自动提取方法集成了多种水体指数和波段作为多维特征,灾前和灾后水体提取误差分别为6.99%和7.45%,低于Canny-Edge-Otsu水体自动提取方法;MBWI、MNDWI与NDWI 3种水体指数相比,MBWI水体提取误差最小,NDWI提取误差最大,但均易将建筑物和云阴影地区误判为水体;灾后基于GF-3的洪水提取误差为15.57%,高于Sentinel-2影像,但GF-3遥感影像不受云雨天气影响,能够在洪涝...     

Landsat-8与GF-1遥感影像土地利用数据提取比较——以咸宁市为例

针对Landsat-8 OLI和GF-1 WFV传感器参数的特点,选择支持向量机(SVM)分类方法分别对咸宁市同一时段的Landsat-8遥感影像和GF-1遥感影像进行土地利用分类研究。结果表明,Landsat-8在耕地与林地、水域与裸地可分离性方面高于GF-1,提取的林地面积占比和耕地面积占比更接近于真实值;Landsat-8和GF-1的分类总精度分别为85.76%和88.38%,Kappa系数分别为0.807 1和0.820 4,说明GF-1的分类效果好于Landsat-8;GF-1具有较高的分辨率优势,对分布零散的地物识别效果优于Landsat-8。     

基于PALSAR雷达数据在南方水体信息提取研究

[目的]利用具有L波段的双极化PALSAR雷达数据在福建寿宁地区开展水体信息提取的研究。[方法]对双极化PALSAR雷达数据进行了极化差、滤波、彩色合成等图像处理手段,增强地物信息,分析了典型地物在雷达影像上的特点,利用地形建模消除山区阴影影响,基于SVM分类方法对研究区进行了水体信息提取,最后结合目视解译结果进行了精度评价。[结果]PALSAR雷达数据可准确地在我国南方地区进行水体信息的提取应用。[结论]该研究为解决在我国南方地区受云雨天气影响,光学遥感数据无法准确地提取地表水体信息的问题提供了理论依据。     

基于GF-2遥感影像的塑料大棚提取方法对比

为实现GF-2遥感影像在农业领域的有效利用,针对GF-2遥感影像提取塑料大棚,对比分析随机森林、CART决策树及支持向量机3种分类方法的应用,以GF-2遥感影像为数据源,以内蒙古赤峰市喀喇沁旗王爷府镇为研究区,通过潜在分割误差(PSE)、分割强度(NSR)、欧氏距离(ED)3个指标确定最优分割参数组合,利用随机森林(RF)算法筛选出参与分类的最优特征子集,采用随机森林、CART决策树、支持向量机3种分类器进行了塑料大棚提取对比分析。试验结果表明:1)基于PSE、NSR和ED最优分割参数选择方法,应用于面向对象连片塑料大棚特定地物提取的研究分割效果较好;2)通过RF算法分析包含光谱、纹理、形状及相邻关系等多种特征,得出特征个数与分类精度之间呈现先逐渐增大后减小的趋势,该方法在保证分类精度的同时,可有效删除冗余与不相关特征,以提高分类器性能;3)将采用最优特征子集的3种分类器进行对比,随机森林分类效果最好,分类正确率达到89.65%,表明该方法能有效提取GF-2遥感影像连片塑料大棚,为提取设施农业的应用提供参考。     

基于GF-1影像的冬小麦面积提取及年际变化动态监测

为探讨国产高分一号(GF-1)卫星影像在作物面积提取中的适用性,以冬小麦主产区山东省菏泽市为研究区域,利用GF-1卫星携带的多光谱宽幅相机(WFV)16米遥感影像为主要数据源,以菏泽市土地利用类型和野外地面调查数据作为辅助,采用决策树分类法和监督分类—最大似然分类法相结合的方法,通过分区解译方式,分别提取出菏泽市2014和2015年冬小麦种植面积和分布区域,并利用地面样方数据对分类结果进行精度验证,同时开展年际变化动态监测分析。结果表明:以GF-1/WFV 16米影像为主要数据源,将多源信息引入决策树和监督分类模型,进行种植结构复杂地区冬小麦种植面积遥感估算的方法是可行的。GF-1/WFV 16米影像在作物面积遥感监测业务运行中具有较大的开发应用潜力。2014和2015年菏泽市冬小麦位置提取精度分别达到96.5%和96.7%,面积总量提取精度分别达到96.8%和95.0%;遥感提取的两年冬小麦种植面积均略小于官方提供的统计数据,但两者呈现出的变化趋势一致,即菏泽市两年间的冬小麦种植面积呈减少趋势。     

县域尺度上基于GF-1PMS影像的冬小麦种植面积遥感监测

为探究县域尺度上基于高分一号卫星(GF-1)PMS影像进行冬小麦遥感监测的可行性及精准性,以河南省滑县为研究区,遴选2015年2月上旬GF-1 PMS影像6景,对影像进行辐射定标、FLAASH大气校正、NNDiffuse融合、几何精校正、地图投影转换等预处理后,在外业调查和样本分析的基础上构建一种新的冬小麦决策树分类模型,模型第1层决策方案中NDVI0.311的像元为冬小麦,得到冬小麦的粗分类结果;在此基础上进行第2层决策分类,以进一步提高冬小麦的分类精度,分类方案为第1波段地表反射率0.146、第2波段地表反射率0.148、第3波段地表反射率0.135、第4波段地表反射率0.250的像元为冬小麦。对分类结果进行形态学滤波处理,以消除或减少分类结果中孤立的像元。分别基于决策树分类模型与ENVI软件自带的IsoData非监督分类模型,对比分析GF-1PMS影像和同时期Landsat-8OLI影像在冬小麦面积提取上的精度。结果表明:基于新构建的决策树分类模型,2015年滑县冬小麦种植面积为115 715.81hm2,混淆矩阵检验总体精度为99.62%,Kappa系数为0.99;PMS影像提取冬小麦的混淆矩阵总体精度比OLI影像高出9个百分点。说明县域尺度上基于单时相GF-1PMS影像在冬小麦收获前提取冬小麦种植面积是可行的,提取精度较高。     

基于面向对象的资源3号遥感影像森林分类研究

森林类型识别技术是遥感分类中的重点和难点,采用面向对象的遥感影像分类方法是实现森林类型分类的新方法。资源3号遥感影像可为森林类型提取提供新方向。以资源3号遥感影像作为基础研究数据,采用面向对象的分类方法,选择分形网络演化法进行多尺度分层分割,并结合典型地物的光谱特征、纹理特征、几何特征以及植被指数,构建了适用于森林类型提取的决策树模型,并与分割尺度不同的支持向量机分类方法进行比较分析。结果表明:多层分割的决策树分类方法分类精度高于单层分割的支持向量机分类方法,分类精度分别提高了6.1%和12.5%。说明建立多层分割的决策树分类方法适用于森林类型的分类研究。     

基于多时相GF-1遥感影像的作物分类提取

为了提高遥感影像数据对作物分类提取的精度,更多地反映作物的空间分布结构和物候差异,以黑龙江农垦赵光农场为研究对象,提出一种基于分区与决策树分层分类相结合的作物遥感分类方法,利用2014年高分一号卫星(GF-1)WFV遥感影像数据(4景)开展主要作物的识别分类提取。首先,结合实地调查与影像光谱特征信息的总体分布,将研究区分割成3个子区域(西南区、北部区和东南区);其次,基于多时相遥感影像序列,分析主要作物的反射光谱和植被指数的时序变化特征,构建基于决策树分层分类的主要作物遥感分类模型,成功提取了赵光农场主要作物的空间种植信息。结果表明,2种分类方法的精度都很高,总体精度均在97.00%以上,Kappa系数均在0.900 0以上。分区分类更优于整幅图像非分区分类,总体精度达到98.10%,Kappa系数达到0.960 7;非分区分类总体精度为97.50%,Kappa系数为0.948 3。研究表明,基于分区与决策树分类法相结合的作物分类结果精度,明显优于不使用分区分类的结果。由分区与决策树分层相结合的分类方法能够有效提高黑龙江垦区主要种植作物分类的准确性和精度。     

基于特征优选的GF-6 WFV影像主要粮食作物提取

针对高分六号（GF-6）宽幅多光谱影像具有红边波段的特点,构建一种基于特征优选的GF-6 WFV影像主要粮食作物提取方法。首先从预处理后的GF-6影像中提取光谱特征、植被指数、水体指数和红边指数特征,然后利用递归特征消除算法进行特征优选来构建最优特征集,最后基于最优特征集和机器学习算法对影像进行分类从而提取主要粮食作物。以江苏省南通市如东县为研究区,采用6种方案进行粮食作物提取试验,并探讨不同特征、不同分类模型对小麦、水稻和玉米3种粮食作物提取精度的影响,结果表明,利用GF-6 WFV影像可以准确提取主要粮食作物,尤其在红边波段和红边指数上主要粮食作物与其他地物间具有较高的可分性;利用最优特征集和XGBoost算法对影像进行分类的精度最高,在小麦和水稻、玉米提取试验中比未采用红边特征时的分类精度分别提高了3.08、5.58个百分点。     

基于CART决策树的自然保护区植被类型分布研究

目的针对保护区监测需求，充分发挥GF-1 WFV影像的宽幅特点和面向对象、机器学习算法在遥感影像分类中的优势，提高保护区植被类型遥感监测的精度，为保护区管理决策提供依据。方法以甘肃省白水江国家级自然保护区为研究区，主要数据源包括GF-1 WFV多光谱数据、Landsat-8 OLI遥感数据、DEM数据、野外调查数据等。首先，对GF-1 WFV数据进行多尺度分割，将研究区划分为诸多区域性的分割对象；然后，以分割对象为基本单元，研究光谱特征、几何特征、纹理特征不同组合情况下，基于CART决策树分类的结果；最后，利用训练样本建立基于TTA的精度检验，并基于混淆矩阵对分类结果进行分析。结果在多尺度分割过程中，形状因子、紧致度分别设置为0.2和0.5时地物边界显示较好；当形状因子和紧致度固定时，研究区最佳分割尺度为40。精度检验结果表明，基于CART决策树的保护区植被类型分类结果整体精度均在83%以上，Kappa系数在0.80以上，优于最邻近分类法和支持向量机分类算法，其中基于光谱特征、几何特征、纹理特征的CART决策树分类结果精度最高，总体精度为85.18%，Kappa系数为0.832 2，优于光谱特征分类、光谱特征结合几何特征分类的方法。结论基于CART决策树算法和面向对象方法的GF-1遥感影像分类方法适用于保护区植被类型分布研究，可有效辅助保护区监测工作。      

面向对象的GF-1遥感影像多尺度分割研究

【目的】探索基于GF-1遥感影像的干旱区绿洲地物的最优分割尺度,为民勤绿洲地物的高精度提取奠定基础.【方法】本研究采用了综合类内一致性与类间异质性两种指数构建的RMAS分割指数,以国产GF-1遥感影像为数据源,民勤绿洲为试验区,获取了建筑物、林地与耕地的最优分割尺度;通过参考对象与分割对象之间的光谱与位置关系,提出了使用光谱相似性指数SSI以及分割距离指数SDI对分割质量进行评价;使用最邻近分类法对试验区地物进行提取.【结果】1)试验区建筑物、林地以及耕地的最优分割尺度为50、30、80;2)最优分割尺度下,SSI指数接近0,且SDI指数最小;3)地物提取的总体精度为87.50%,Kappa系数为84.35%,3种地物在最优分割尺度下提取的精度分别为82.86%、89.29%、96.15%.【结论】通过RMAS指数能够准确获取最优分割尺度,以达到较高的地物提取精度.     

利用决策树对TM遥感影像的分类研究

利用TM遥感影像对黑龙江省大庆市土地利用分类进行了研究。将地物分为8种类型,然后提取分析各种典型地物的光谱曲线,依据提取的光谱曲线建立了土地利用分类的决策树模型并进行了分类,最后对分类结果进行了精度评价。应用结果表明,该方法简单有效。     

基于多时相影像植被指数变化特征的作物遥感分类

高分一号GF1/WFV遥感影像具有较高的时间和空间分辨率,利用多时相影像开展农作物分类调查具有明显优势。以安徽省颍上县为研究区域,利用2017年5月至9月共6景多时相GF-1/WFV卫星遥感影像数据对主要农作物的分类识别提取。首先,通过分析研究区主要农作物的典型植被指数NDVI、EVI和WDRVI时序变化特征,明析了不同作物在各时相对不同VI的响应特征;其次,基于作物在不同时相的敏感VI变化响应,构建了决策树分层分类模型,成功提取了研究区玉米、水稻、大豆和甘薯四种主要作物种植空间分布情况。结果表明:总体精度达到90.9%,Kappa系数为0.895。同时,采用最大似然法、支持向量机对研究区作物进行分类,通过分类效果对比发现,最大似然法最差,支持向量机次之,决策树分类方法最佳。研究表明:利用多时相时间序列的遥感影像数据,结合作物植被指数特征,采用决策树分类方法可以有效提高作物分类的精度。     

基于决策树的典型荒漠草地遥感分类策略

【目的】在遥感影像和地形图基础上对干旱半干旱地区天然荒漠草地进行分类,旨在为干旱半干旱地区草地分类及监测提供参考。【方法】采用基于决策树的天然草地分类方法,以天山北坡新疆阜康地区的TM遥感影像(2010-09-24)多光谱波段特征为主要分类变量,结合研究区数字高程模型(DEM),辅以影像目视解译结果,构建了对天然荒漠地区草地进行分类的决策树分类模型,对研究区主要地物类型进行了分类,并对分类精度进行了评价。【结果】综合考虑了遥感图像植被指数(NDVI)特征、DEM特征的分类策略,可以忽略山区的地形影响,简化分类过程,提高分类精度;与传统的非监督分类精度评价结果相比,基于专家知识的分类方法中总分类精度提高了37.4%,Kappa系数提高了78%,错分误差和漏分误差大幅减小;调整NDVI和DEM阈值可以使分类结果更加精准,模型适用区域更加广阔。【结论】基于决策树的典型荒漠草地遥感分类模型适用于荒漠区天然草地类型的提取与划分,可以提高利用遥感图像进行荒漠草地类型分类的精度。     

喀斯特石漠化地区遥感影像的决策树分类——以贵州省黔南州长顺县凯佐乡为例

喀斯待石漠化是在自然和人为因素相互作用下土地退化的现象.石漠化地区的遥感影像分类以往采用的是监督分类和非监督分类,但它们单纯地利用像元的亮度特征,分类精度低,往往不能满足实际的应用需要.决策树分类是一种新的遥感影像分类技术.以凯佐乡为研究对象,使用了ASTER影像数据、DEM和岩性数据,通过提取归一化植被指数、比值植被指数、地形坡度等数据建立分类规则,构建决策树.在ENVI软件支持下,获得了研究区的决策树分类影像.通过计算影像分类精度和Kappa系数.得到了以下结论：运用决策树分类法对石漠化地区遥感影像进行分类,可取得较理想的分类效果;实现了石漠化信息的自动化提取;若采用的遥感影像波段更多,DEM分辨率更高并减少数据处理中的误差将能够进一步提高分类精度.     

SPOT-5卫星影像中水体信息自动提取的一种有效方法

从卫星遥感影像中快速、准确地提取水体信息已成为水资源调查,水资源宏观监测及湿地保护的重要手段,但目前,进行水体提取所使用的卫星遥感数据的分辨率较低,使其应用的深度和广度受到严重约束。本文利用波段运算得到特征波段(PRWI),经过图像增强处理后提取水体和居民地混合信息,在此基础上通过分析水体的光谱特征,发现水体和居民地在近红外和短波红外上有显著差异,采用决策树模型将水体专题信息提取出来。运用目视判读和定量统计方法来评价提取结果。结果表明,该方法的总体提取效果较好,其提取精度与常规的监督分类方法相比有了较大的提高。经检验发现其误判的像元主要是位于水体和其他地物的交界处。     

多种光谱指标构建决策树的水稻种植面积提取

合理选取不同光谱指标制定决策树规则,能有效提高决策树分类法提取水稻面积的精度。本研究以江苏省淮安市为例,选取30 m空间分辨率HJ1A和16 m空间分辨率GF1多光谱影像,在对不同地物样点像元光谱特征分析的基础上,选择地物光谱特征明显的GF影像计算NDVI、EVI、DVI和RVI,并提取影像近红外波段反射率,利用上述5种光谱指标确定不同地物分类阈值来对两景影像进行决策树分类,进而获取淮安市水稻面积和分布情况。结果表明,GF影像地物光谱特征较明显,有利于识别不同地物,可用来确定基于多种光谱指标分类的阈值范围。其中,水稻判别条件为NDVI0.70,0.25DVI≤0.45,0.53EVI≤0.80,RVI5.5且0.30ρNIR≤0.46。HJ影像和GF影像提取水稻面积的样本精度分别为87.29%和93.70%,GF影像比HJ影像的水稻面积提取精度提高了6.41个百分点,说明利用多种光谱指标构建决策树分类模型是一种有效提取水稻种植面积的方法。     

基于国产GF-2遥感影像的大麻地块提取方法研究 ——以安徽省六安市苏埠镇为例

针对传统的基于像元的分类方法提取大麻地块结果存在较为破碎、精度较低的问题,以国产"高分二号"(GF-2)4m的多光谱遥感影像为数据源,在安徽省六安市苏埠镇选取了一个研究区,使用基于规则集的面向对象的方法实现了大麻地块的精确提取。首先,对研究区预处理过的GF-2遥感影像进行多尺度分割,在多尺度分割结果的基础上,确定提取大麻地块的最优分割尺度。其次,针对不同地物类型选取样本对象生成光谱曲线,分析大麻地块与其他地物类型的异同点,并基于光谱分析结果构建规则集最终实现大麻地块的提取。最后,将基于规则集的面向对象分类结果和基于像元分类(监督分类)的结果进行对比分析。结果表明,基于规则集的面向对象方法可以有效的提取出研究区内的大麻地块,精度可以达到91.09%,解决了传统基于像元分类方法提取大麻地块结果较为破碎的问题。     

基于决策树的水生植被遥感信息提取研究

通过遥感技术获取了太湖地物的遥感影像,根据地物的光谱特征提取湖泊植被和水体信息,通过传感器定标和几何校正对信息进行预处理,在分析信息波段、光谱值、及NDVI特征的基础上建立决策树,对信息进行分类,提取太湖水生植被的信息。     

基于指数的决策树土地利用分类算法研究

以湖北省松滋市部分区域为研究对象,基于2011年Landsat 5TM、2017年Landsat-8遥感影像和ASTGTM2的DEM数字高程数据,深入探讨研究区两种影像数据的多特征提取,设计基于指数的土地分类试验。结果表明,EBSI、MNDWI、MSAVI、MNDBI等遥感指数的分类精度较高;依据上述遥感指数和DEM特征,生成决策树规则,构建决策树分类模型,得到研究区的土地利用分类结果,决策树分类精度明显高于SVM法和最大似然法,Landsat-8影像分类精度高于Landsat 5TM;2011—2017年部分裸土得到了利用,主要转化为居民用地和生态用地。