面向对象CART决策树方法的湿地遥感分类

[目的]以北京地区为例,对大区域多类型湿地信息提取方法进行研究。[方法]采用面向对象多尺度分割算法及光谱差异分割算法分割Landsat8 OLI遥感影像,辅助Google Earth高清影像及2015年人工解译结果,使用分层抽样法随机产生训练样本与验证样本;综合运用光谱、形状、纹理特征及拓扑关系,构建CART决策树模型提取研究区湿地信息;与最大似然法、面向对象最邻近方法的分类结果进行对比。[结果]利用面向对象CART决策树方法,分类结果的总精度为88.05%,Kappa系数为0.844,相较于面向对象最邻近方法,总体精度、Kappa系数相差不大,但针对部分湿地类型,如河流、沼泽湿地,精度提高了10%～20%;比使用最大似然分类法的总精度高近30%,Kappa系数提高0.355。[结论]对于湿地分布广泛、类型及数量较多的地区,面向对象CART决策树方法分类结果较好,是一种快速、有效的分类方法。     

基于GEE平台广西桉树快速提取研究

为进一步提高基于遥感影像森林(人工林)植被信息提取的工作效率,基于Google Earth Engine(GEE)平台,以Landsat8 OIL影像为实验数据,利用监督分类、支持向量机、最大熵模型、随机森林以及根据试验区实际构建的决策树分类方法对试验区桉树人工林种植面积进行提取,并对各方法进行了比较,在此基础上利用决策树法提取了广西地区桉树种植面积,并利用无人机影像与Google Earth Pro历史影像对实验结果进行了验证。实验过程及结果表明:利用GEE平台可以高效快速地提取遥感植被信息。在以上5种方法中,决策树分类方法取得最好的效果,其试验区桉树提取总体精度与Kappa系数分别达到0.82,0.85;同时,利用决策树提取的广西桉树种植面积与统计资料的面积统计结果具有较好的一致性。说明构建的决策树分类方法对大区域、复杂山区植被覆盖信息的快速提取具有参考意义。     

基于特征优选的面向对象毛竹林分布信息提取

【目的】提出一种基于Relief F特征优选的面向对象分类方法,为解决面向对象森林资源遥感分类提供参考。【方法】以SPOT5高分辨率遥感影像为数据源,以浙江省安吉县山川乡为研究区,通过影像分割,选取8个地物类别的370个对象样本,并设置SPOT5影像每个波段的8个灰度共生矩阵纹理、每个波段及NDVI的平均值和标准差等42个对象特征。利用Relief F算法对设置的42个对象特征进行优选,采用面向对象的最近邻方法提取研究区毛竹林分布信息。为了比较基于最优特征的面向对象的分类结果,另采用CART决策树方法在相同的分割参数和训练样本前提下,通过样本构建决策树分类规则,对研究区进行分类并提取竹林信息。【结果】1)通过Relief F特征优选方法对分类特征进行优选,大幅提高了毛竹林样本的分类精度,与特征优选前相比,毛竹林样本分类精度由68%提高到88%,优选的红波段均值、绿波段均值、红波段均质纹理、红波段熵纹理和NDVI植被指数均值5个特征能够精确地提取研究区毛竹林分布信息,其用户精度和生产者精度分别达到97%和95%;2)基于CART决策树面向对象的研究区毛竹林用户精度和生产者精度均低于基于最优特征的最近邻分类结果,主要原因是CART决策树中毛竹林、针叶林和阔叶林之间的误分相对较高。【结论】Relief F算法特征优选时注重特征的分类能力,筛选的特征参与面向对象分割提取的毛竹林分布信息高于同类研究,可为面向对象多尺度分割森林资源遥感分类时特征的选取提供一个更为科学合理的方法。     

基于资源3号卫星的面向对象地类信息提取方法研究

面向对象分类方法可以充分利用遥感影像的光谱和空间信息,是一种适合于高分辨遥感影像的分类方法。以2012年资源3号卫星高分辨率遥感影像(ZY-3)为数据源,对基于面向对象与最大似然监督分类的地类信息提取方法进行了对比分析。面向对象分析方法中采用改进后的局部方差法确定并选取不同地类类型的最优分割尺度,并采用多尺度层次的方法提取不同地类类型信息。结果表明:根据改进后的局部方差法确定的针叶林、阔叶林、针阔混交林地类类型的最优分割尺度为105;农田地类的最优分割尺度为105,水域、建筑类型的最优分割尺度为65。基于面向对象技术的地类信息提取方法其总体精度达到90.3%,Kappa系数为0.82;最大似然法其总体精度为77.6%,Kappa系数为0.71;基于面向对象方法的总体精度提高了12.7%,Kappa系数提高了11%。表明了基于面向对象分析方法的地类信息提取在国产高分辨率影像上的适用性。同时,论文的研究也为森林资源调查中地类信息的遥感提取进行了有益的尝试。     

基于面向对象方法的GF-2影像桉树信息提取对比分析

为研究不同面向对象分类方法对GF-2影像桉树信息提取的可靠性,以广西平朗乡为研究区,首先对GF-2影像做多尺度分割处理,然后采用贝叶斯(Bayes)、决策树(DST)、K最近邻法(KNN)、支持向量机(SVM)、随机森林(RDT)等5种分类器进行分类提取,最后对提取结果进行混淆矩阵精度分析。结果表明:在这5种分类方法中,支持向量机方法的精度最高,总体精度达86.4%,Kappa系数为0.73,贝叶斯方法的精度最差。可见GF-2影像可以作为桉树信息遥感监测的数据源之一,且支持向量机分类方法是桉树提取的较优选择。     

高空间分辨率影像与SAR数据协同特征面向对象林分类型识别

【目的】研究对象特征对高空间分辨率遥感影像与星载全极化SAR数据协同面向对象林分类型识别的影响,评价2种数据协同林分类型识别的适宜性,为多源遥感影像结合面向对象分类技术提供科学依据。【方法】以QuickBird遥感影像和Radarsat-2数据为试验数据,选取福建省三明市将乐县将乐国有林场为试验区进行杉木、马尾松和阔叶林面向对象分类。在面向对象分类过程中,采用基于QuickBird多光谱波段分割、基于Radarsat-2数据分割和QuickBirdRadarsat-2协同分割3种分割方案,每种分割方案采用10种尺度(25～250,步长为25),应用QuickBird遥感影像和Radarsat-2数据提取的光谱、地形、高度和强度4方面32个特征指标,进行4种不同特征组合,运用支持向量机分类器进行面向对象林分类型分类,利用混淆矩阵计算的生产者精度、用户精度、总精度和Kappa系数4个指标对分类结果进行精度评价。【结果】所有组合的分类精度(Kappa系数)均随着尺度增大表现出先增加后降低的趋势,且以只使用单一光谱特征的分类精度最低,依次低于光谱+地形两特征和光谱+地形+高度三特征的分类精度,引入强度后的四特征组合分类与三特征组合无明显差异。QuickBirdRadarsat-2协同且在最优尺度参数为100时,结合对象光谱、地形、高度和强度四特征组合进行面向对象林分类型分类精度最高(OA=86%, Kappa=0.86)。【结论】高空间分辨率遥感影像(QuickBird)与SAR数据(Radarsat-2)协同最优尺度多特征组合进行面向对象林分类型分类优势明显,在光谱和地形特征中引入高度特征可进一步提高分类精度。本研究结果可提高面向对象分类中的特征选择效率和科学性,能够为其他影像的面向对象分类技术提供较好的参考依据。     

基于GF-2影像的面向对象植被信息提取研究

基于GF-2遥感影像,通过面向对象方法对长株潭城市群生态绿心区内具有代表性的区域进行植被信息提取,利用专业分割软件对遥感影像进行多尺度分割,采用ESP工具定量获取多尺度分割参数,最后通过隶属度函数对遥感影像分类进行植被信息提取,并进行精度评价。结果表明:采用面向对象的方法,从高空间分辨率遥感影像中挖掘出能提取植被的光谱、纹理、形状等特征,能实现植被信息的快速提取,提取总体精度达85.33%。     

林隙主被动遥感协同自动识别

【目的】研究林隙主被动遥感协同自动识别方法,为进一步量化林隙特征提供技术支持。【方法】以真彩色航空正射影像(0.2 m)和机载Li DAR(3.7点·m-2)为主被动遥感数据源,选取东北典型天然次生林——帽儿山实验林场东林施业区为研究区进行面向对象林隙识别。在面向对象分类过程中,通过对比3种分割方案(航空影像分割、Li DAR数据分割、航空影像Li DAR协同分割)、10种尺度(10~100,步长为10)确定最优分割方案及尺度参数。在最优分割结果基础上应用航空影像的光谱特征、Li DAR数据提取的高度特征及共同特征,应用支持向量机分类器(SVM)进行林隙识别。【结果】3种分割方案的最优尺度均为20;所有尺度均是基于Li DAR数据分割ED3modified(0.52±0.11)低于基于航空影像分割(0.58±0.07)与航空影像Li DAR协同数据分割(0.58±0.07)。在Li DAR数据最优尺度(20)下,采用光谱和高度共同特征的主被动识别与单独采用光谱特征的主动识别及单独使用高度特征的被动识别相比,分类精度分别提高36.71%和8.17%。【结论】3种分割方案中,基于Li DAR数据分割结果最好;使用主被动遥感协同自动识别进行林隙分类时精度最高(OA=87.73%,Kappa=0.81)。     

基于自动阈值决策树分类的桉树提取研究

在连年种植桉树的区域选取了不同龄期及其生长特性的样本点形成桉树样本集,并以Landsat 8为数据源进行样本集NDVI等8种指数的统计规律性分析,构建了一种基于指数分布规律性的自动阈值决策树分类方法,通过GEE平台将该方法应用于研究区的桉树林分类中,试验表明:1)2013—2019连年种植桉树样本集的多种指数变化具有明显的规律,各种指数每隔3年出现一次极小值,符合桉树的种植-砍伐周期性;2)与随机森林算法分类结果相比,自动阈值决策树的分类结果精度提高了约4%,平均分类总体精度达到0.88,平均kappa系数达到0.83;3)利用谷歌历史影像对自动阈值决策树分类结果进行验证,桉树分布区域重合率达到88.4%。以上结论均表明本文提出的自动阈值决策树分类法能有效实现桉树信息提取。     

基于CART决策树方法的遥感影像分类

以云南省香格里拉县为研究区域,构建一种基于CART遥感影像的决策树分类方法.对遥感影像采用主成分提取、植被信息提取、纹理信息提取等方法,并结合试验区主要地物类型训练样本,采用Landsat 5 TM影像数据、DEM数据以及遥感处理软件ENVI为平台进行影像分类,并将结果与最大似然分类结果作比较.结果表明,基于CART遥感影像决策树分类精度优于最大似然分类,有较好的分类效果.     

面向对象分类方法的镇西厂乡地类信息提取分析

传统影像解译方法在高分影像信息提取逐渐失去优势,而面向对象分类方法的信息提取能利用高分影像的纹理、光谱等空间信息,使其成为影像信息提取研究的热点。基于高分辨率航片对实验区域贵州省镇西厂地区使用eCognition软件进行面向对象分类方法的信息提取方案分析,重点讨论了航片的多尺度分割,分割最优尺度的确定,分类特征描述与应用、并进行分类精度评价等。同时,还使用ENVI软件基于像元的地类提取,对比两者分类结果与精度,面向对象的最邻近方法信息提取总体精度为89%,Kappa系数为87%,而面向像元的最大似然信息提取总体精度为78%,Kappa系数为75%,面向对象的信息提取结果更加接近人工目视解译,对高分影像的信息提取具有更好的优势。     

基于面向对象的高分辨率影像的森林植被变化信息提取研究

如何利用遥感技术获取森林植被变化信息是遥感应用的重要领域之一。基于ALOS高空间分辨率的遥感影像数据,研究利用面向对象的分类方法,对影像进行多尺度分割,通过隶属度函数,提取森林植被变化信息,并实地验证变化结果。研究表明:利用面向对象的方法对ALOS遥感影像进行森林植被变化信息的提取,个数精度达到80.85%,面积精度达到84.90%。此研究为森林植被变化信息的提取提供了又一有效的方法。     

综合应用多源遥感数据的面向对象土地覆盖分类方法

【目的】针对国家森林资源宏观监测业务对区域森林资源空间分布信息的迫切需求,发展一种基于国家森林资源连续清查固定样地数据,可充分发挥GF-1宽幅多光谱数据、MODIS遥感数据相应空间和时间分辨率优势的面向对象土地覆盖分类方法,以提高林地和森林资源的监测精度和自动化程度。【方法】以黑龙江省小兴安岭某林区为研究区,主要数据源包括GF-1宽幅多光谱数据、MODIS NDVI(250 m,8天合成)时间序列遥感数据、国家森林资源连续清查固定样地数据以及少量外业实地调查数据等。首先,基于GF-1宽幅多光谱数据进行多尺度影像分割,将研究区划分为许多区域性的分割对象;然后,以分割对象为分析单元,分别提取GF-1宽幅多光谱遥感影像的光谱特征、纹理特征、形状特征等以及MODIS NDVI时间序列遥感数据的时序特征,并采用随机森林算法进行特征选择;最后,利用训练样本建立基于分类回归树分类器完成面向对象的土地覆盖分类方法研究,分别比较单一GF-1 16 m宽幅多光谱数据、单一MODIS NDVI时间序列遥感数据以及综合多源数据的分类结果,并基于混淆矩阵对分类结果进行分析。【结果】精度检验和分析结果表明,面向对象的综合多源遥感数据分类方法总体分类精度达89.46%,Kappa系数为0.874,明显优于仅基于GF-1宽幅多光谱数据、MODIS NDVI时间序列遥感数据的分类方法。【结论】综合应用多源遥感数据的面向对象土地覆盖分类方法适用于综合GF-1与GF-4数据的土地覆盖类型分别制图,可有效提高主要土地覆盖类型的分类精度。针对国家森林资源连续清查的业务需求和特点,本文所发展的方法在分类对象生成、特征提取、特征选择、分类器训练和精度检验等关键环节均进行了优化设计,有利于提高森林资源连续清查业务中主要林地类型遥感分类制图的自动化、标准化程度。     

面向对象分类方法在森林采伐遥感监测中的应用

利用多尺度分割技术和面向对象分类方法对SPOT5遥感数据进行土地的分类及森林采伐信息提取。在面向对象的图像分析中,采用图像分割——基于规则的分类——基于分类的分割的多尺度分割方法,在综合最优分割尺度下,用最邻近分类器对SPOT5影像进行分类;采用两期图像特征比较,提取森林采伐区信息,并结合二类调查成果和伐区设计资料,使用交互式补充判读和修正。结果显示:研究区各地类的分类精度都在85%以上,对森林采伐图斑判读的加权综合正判率达到90.8%,其中皆伐图斑个数正判率92.8%,非皆伐图斑个数正判率83.3%。利用多期高分辨率遥感图像可以进行森林采伐监测,研究结果为提高森林采伐限额监测效率、采伐区识别准确度和面积估算精度提供了有效途径。     

基于高分辨率遥感影像的植被分类方法比较

以新疆库车市东部绿洲-荒漠过渡带为研究对象,利用GF-2号遥感影像为主要数据源,在野外调查的基础上,采用基于像元的监督分类和分层次多尺度分割的面向对象分类方法对研究区植被信息进行准确识别。结果表明:1)监督分类与面向对象的分类结果大体一致,两者的总体分类精度均可达到94%以上,Kappa系数大于0.93,都体现出了较高的分类精度;2)与监督分类相比,面向对象的分类方法在总体分类精度上提升了3.79%,Kappa系数提高了0.032,具有更好的分类效果和分类精度。通过确定最优尺度分割,面向对象的分类方法可更为准确地提取研究区植被信息,为合理评价区域土地荒漠化状况提供科学依据。     

基于面向对象法的方祥乡地类信息提取方案设计

地物信息的提取中应用到面向对象方法的软件eCongintion,利用地物相应特征来辅助地物信息的提取最后输出的矢量数据也易于与ArcGIS相结合。研究中使用的面向对象方法主要包括2个关键步骤：多尺度分割和分类,使用一种快速的分割方法得到最终分割结果,然后使用最邻近法进行对地物的分类,实现高分辨率遥感影像地物信息的提取。完成地物信息提取之后,开始对分类结果精度评价,使用得出的结果与基于像元的分类方法进行了对比,面向对象方法所得出的总体精度比传统方法所得出的总体精度高出18.15%,结果表明,面向对象方法得出分类结果精度高于基于像元的分类方法。     

基于高分辨率遥感影像多维度特征的树种识别方法研究

以北京市西山试验林场为研究区域,利用Worldview—2影像构建各树种的光谱特征、地形特征、植被指数特征、纹理特征以及形态特征,建立关于山地森林树种识别的知识。采用基于像元和面向对象的方法进行树种识别分类。在基于像元的分类方法中,选择决策树分类和支持向量机分类;在面向对象的分类方法中,选择基于边缘检测的方法分割影像,用最近邻法分类。决策树分类的总体分类精度为65.62%,Kappa系数为0.588 9;支持向量机分类的总体分类精度为62.42%,Kappa系数为0.552 8;面向对象的分类方法总体分类精度为64.27%,Kappa系数为0.580 2。     

基于FCN与面向对象的滨海湿地植被分类

【目的】提出一种基于全卷积神经网络(FCN)与面向对象的滨海湿地植被分类方法,以提高滨海湿地植被监测效果。【方法】以浙江慈溪部分杭州湾滨海湿地为研究区,基于高分辨率Quick Bird影像,采用FCN与面向对象相结合的方法监测滨海湿地植被:1)融合Quick Bird影像的多光谱数据和全色数据提高影像空间分辨率,运用目视判读制作标签图,以100×100窗口选取样本后进行翻转、旋转等操作,获得训练样本4 904对、测试样本544对,采用FCN对样本完成训练后得到相应的模型参数用于整幅影像,获得全图分类结果; 2)对原始影像进行多尺度分割,利用平均全局评分指数法确定最优分割尺度为170,以最优分割结果对FCN分类结果进行边界约束,得到最终分类结果并制作滨海湿地植被分类图; 3)基于混淆矩阵对仅采用FCN处理的结果影像及采用FCN与面向对象相结合处理的结果影像进行精度评价。【结果】1)采用FCN处理的影像分类总体精度达94.39%,典型滨海湿地植被精度均在85%以上,但分类结果存在少量椒盐现象,分类误差产生的主要原因是滨海湿地下垫面背景复杂,不同植被类型空间分布杂乱; 2)将面向对象与FCN相结合处理的结果影像可消除椒盐现象,总体精度达97.56%,典型滨海湿地植被精度均在90%以上。【结论】基于FCN的滨海湿地植被分类方法能够有效从高分辨率影像中提取典型滨海湿地植被信息,在此基础上结合面向对象的多尺度分割方法可有效消除椒盐现象,弥补基于像元分类的缺陷,优化滨海湿地植被分类结果,在滨海湿地植被监测方面值得推广和运用。     

天山云杉林无人机可见光影像树冠信息提取方法研究

高精度轻小型无人机森林树冠参数信息提取方法是森林资源监测和生态功能评估的重要基础。以新疆山地森林优势树种天山云杉为研究对象,在南山实习林场采集积雪背景下无人机遥感影像并进行预处理,对比分析3种方法(以光谱为特征空间的面向对象法、以光谱+纹理为特征空间的面向对象法、随机森林法)提取天山云杉林树冠参数信息的精度。结果表明:3种方法提取天山云杉林分郁闭度精度均高于93%,其中以光谱为特征空间的面向对象法最优,精度可达93.73%;3种方法自动提取单木树冠面积与目视解译结果的R~2均大于0.91,虽然随机森林法的统计指标最优,但面向对象法可获得完整的单木树冠闭合曲线,故以光谱+纹理为特征空间的面向对象法效果较优;面向对象法的最优分割尺度为29,纹理特征的加入会导致郁闭度提取精度降低0.66%,但会优化单木树冠面积提取效果。     

湿地类型遥感影像分割最优尺度选择

影像分割是面向对象分析方法中的重要步骤和关键技术,分割尺度又是影像分割的核心问题,目前对于分割尺度的定量评价,国内外尚未建立统一的评价体系。以东洞庭湖为研究区,以高分一号卫(GF-1)卫星影像为研究对象,探索不同湿地类型的最优分割尺度。利用GF-1全色和多光谱融合后影像,采用归一化后方差均值与Moran’I指数构建全局评分指数,得到不同湿地类型的最优分割尺度,结果表明:最优分割尺度的大小与湿地分布的破碎程度直接关系;基于相同的有效影像特征以及波谱阈值,进行分层分类以及规则分类,分层分类的总体精度为89.62%,高于规则分类的总体精度为84.43%,说明分割尺度对分类精度有较大影响。