GF-2号卫星数据在森林资源调查中的应用

高分二号卫星是中国高分专项工程计划研制的新型民用遥感卫星,它具有空间分辨率高、观测幅面宽大以及使用周期长的特点,高分卫星数据的使用,使得调查小班区划更为准确,测量更为精确,制作大比例尺遥感地图更加美观。     

基于GF-2遥感影像的潍坊城区建筑高度反演研究

由于遥感技术是当前先进信息科技的重要组成部分,在采集处理和分析应用地球表面空间数据中起到越来越重要的作用。以GF-2卫星影像为数据基础,通过对影像进行正射校正和预处理操作增强图像的几何信息、纹理以及光谱特征,进一步提取了建筑物阴影和基坑信息,通过构建太阳和卫星各自所处位置的高度角、方位角与建筑物之间的几何参数反演模型来估算建筑物高度。结果表明:基于GF-2遥感影像的建筑物高度信息提取技术,在分析建筑物几何信息的同时兼顾到建筑物的光谱信息,提取的建筑物阴影和基坑信息更为准确,研究区内随机抽取一定数量的建筑物,对实测高度值和估算高度值进行误差对比分析,反演误差在0.73 m左右,总体精度约为96.68%,符合预期目标要求。潍坊城区多层建筑(9~30 m)所占有率较高,超高层建筑(大于100 m)所占比重相对较低,且不同区域分布不均,多层建筑多分布在老城区(潍城区、奎文区),城区边缘多以低层建筑分布为主,体现了建筑物类型分布与区域经济发展水平呈正相关。     

基于GF-2号影像的森林优势树种分类

利用遥感数据开展森林资源优势树种的分类对森林资源的监测、森林可持续经营及生物多样性研究具有重要意义。研究针对复杂地形区域的破碎化森林,采用高分二号(GF-2)的多光谱影像作为基础数据进行森林优势树种的精细分类。本文以地形复杂、森林破碎化的湖北省竹山县九华山林场为研究对象,采用面向对象分类方法对树种进行精细分类,比较支持向量法、最近邻法(KNN)和随机森林(RF)三种不同分类算法的分类效果。在尺度阈值为30、合并阈值为95时分割的基础上,利用SVM、KNN和RF分类结果和分类精度差异较大。分类精度最高的是SVM分类方法,总体精度为68.52%,Kappa系数为0.62;其次为随机森林分类法,总体精度为60.29%,Kappa系数为0.54;KNN分类方法精度最低,总体精度为59.41%,Kappa系数为0.53。GF-2号数据能满足树种分类基本需求,在复杂地形和景观破碎化地区用支持向量机进行树种的分类精度更高,但仍存在一定的局限性。     

高分一号卫星数据影像校正及融合算法在林业监测中的研究

指出了高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的首发星。从林业行业森林调查应用出发,针对国产GF-1卫星数据的特点,从国产GF-1影像数据基本特征、正射校正与配准、波段组合影像融合算法比较精度评价等一系列流程进行了研究。研究结果表明:GF-1影像数据校正时,控制点选择为95-105区间数量最为合适;经过Pansharp、PCA、 HIS融合方法定性与定量分析,Pansharp融合算法相对较优。研究为国产卫星数据的行业推广应用奠定理论基础。     

基于高分二号遥感数据的森林自然度等级划分

以地面样点为基础的森林自然度评价方法很难获得区域范围森林自然度等级,针对该问题,提出了利用高分遥感卫星影像数据,划分区域范围森林自然度等级的方法。以湖北竹山县九华山林场为试验区域,在选取研究区典型样地的基础上,结合高分二号(GF-2)遥感影像数据的特点,从GF-2影像上提取遥感光谱、纹理等特征并结合地形特征,采用随机森林算法在大尺度范围对九华山林场森林自然度等级进行分类研究。结果发现:以GF-2数据为基础提取的植被指数、光谱、纹理等特征与地形特征结合,采用随机森林算法可较好地划分森林自然度等级,总体分类精度高达93.97%,Kappa系数为0.91。对森林自然度等级影响最重要的6个特征因子为高程、坡向、坡度、纹理均值、光谱主成分变化分量和归一化植被指数(NDVI)。结果表明,基于遥感影像提取的特征和地形特征结合进行森林自然度等级划分的研究方法具有可行性,为大面积区域的森林自然度等级划分奠定基础。     

基于高分二号的旺业甸林场蓄积量估测模型研究

【目的】为了探究国产高分二号(GF-2)影像在林分蓄积量估测中的潜力,并找到最佳的蓄积量估测模型。【方法】本次实验以内蒙古旺业甸林场为研究区,以高分二号卫星影像为信息源,结合2017年10月份调查的75块样地以及同时期的GF-2影像数据,提取波段特征、植被指数和纹理特征等43个遥感因子作为候选变量,利用Pearson相关系数选择出与蓄积量显著相关的6个变量,采用多元线性回归模型(MLR)、BP-神经网络模型(BP-ANN)、随机森林模型(RF)、支持向量机模型(SVM)和K邻近模型(KNN)进行蓄积量的估测。以决定系数(R^2)、均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(RRMSE%)作为5种模型的评价指标,选择出旺业甸林场的最佳蓄积量估测模型,并绘制了研究区的森林蓄积量分布图。【结果】4种机器学习模型的结果明显优于传统的线性模型,其中随机森林(RF)模型和K邻近模型(KNN)均得到了较高的精度,其中RF模型的R^2为0.66,均方根误差为55.2 m^3/hm^2,相对均方根误差为28.1%,KNN模型的R^2为0.64,均方根误差为57.6 m^3/hm^2相对均方根误差为29.3%。【结论】在利用高分二号数据进行旺业甸林场蓄积量估测时,RF和KNN模型在估测针叶林蓄积量时相比于其他模型可以取得更好的结果。     

基于XGBoost的高分二号影像树种识别

树种分布是森林资源监测的一个重要指标,也是遥感影像在森林资源监测应用中的难点之一。基于国产高分二号卫星影像数据、森林资源二类调查数据、DEM数据,结合光谱、纹理、指数及地形因子等多种特征,比较支持向量机、随机森林和XGBoost等3种分类算法,根据分类精度选择最优算法(即XGBoost)进行特征筛选,对龙泉市的阔叶树、马尾松、杉木和毛竹等4种主要优势树种进行分类。结果表明:采用XGBoost分类模型的分类总精度为83.88%,Kappa系数0.78,较支持向量机和随机森林分类方法有明显提高。经特征选择后,虽未明显提高树种分类精度,但可以减少特征的冗余,为小样本数据下特征的选取降维提供了一定的参考。     

基于高分一号数据的PROSAIL模型叶面积指数反演

使用PROSPECT-5与4SAIL相结合的PROSAIL模型,以高分一号卫星数据为基础数据,进行叶面积指数反演。由于实验区受冰雹灾害影响,玉米长势不一,因此通过对健康叶片和枯黄叶片的实测光谱进行线性混合,模拟不同长势玉米叶片的实际光谱。将混合系数和LAI划分成若干等级,使用PROSAIL模型建立叶片生理参数、叶面积指数和高分一号4个波段反射率值的查找表。研究结果表明,叶面积指数反演的平均精度为60.59%,并且反演叶面积指数与实测叶面积指数具有线性回归关系。     

基于残差网络的遥感影像松材线虫病自动识别

松材线虫病是针对松树的特殊疾病,具有前期发病特征隐蔽、传播范围广、致病速度快的特点,因此面对林业病虫害问题,对受灾区域染病树木进行高效识别和分类,监测其他区域的树木生长情况,并且根据受灾情况确定损失,进行保险理赔是十分重要的.针对染病树木识别准确率低、识别速度慢的问题,本研究利用遥感影像和残差网络相结合的方法,并对残差...     

基于国产高分数据的森林蓄积量反演研究

以内蒙古旺业甸林场为研究区,结合地面调查,对高分二号遥感数据进行预处理,并提取光谱信息、植被指数及纹理信息等48个遥感因子,采用Pearson相关系数法筛选出8个因子进行建模。采用多元线性回归、多层感知机、K-近邻、支持向量机、随机森林模型估测森林蓄积量,得到研究区内森林蓄积量反演图。结果表明:1)高分二号影像提取的遥感因子中,基于二阶矩阵的纹理特征均值(Mean)与森林蓄积量的相关性较高;2)随机森林相对于多元线性、多层感知机、K-近邻、支持向量机等方法具有更好的森林蓄积量估测精度,其相对均方根误差(rRMSE)为25.40%;3)研究区内森林蓄积量高的地区主要分布在西部和东南部;森林蓄积量低的地区主要分布在西北部、中部及北部,与实际调查情况一致。国产高分二号影像利用随机森林算法在森林蓄积量反演方面具有一定的潜力。     

基于高分二号多光谱数据的树种识别方法

树种识别一直是困扰遥感研究的一个难点,而国产高分二号识别地物和树种具有巨大潜力。选取四川省甘孜州道孚县为研究区,利用高分二号4m多光谱遥感影像,并结合该县的森林资源二类调查结果数据,分别采用最大似然法和支持向量机方法,对利用高分二号数据在树种识别应用中的可能性进行探讨。研究结果表明:所采用的两种方法识别出研究区域主要树种的精度都高于80%,其中:采用最大似然法分类精度为81.79%,支持向量机方法分类精度为86.75%。在先验知识的支持下,利用高分二号多光谱影像也可用于树种识别研究中。     

基于高分一号影像光谱指数识别火烧迹地的决策树方法

森林火灾发生后,为及时、准确地掌握森林受灾情况,利用高分一号卫星(GF-1)16m宽幅影像各波段反射率信息,结合计算的归一化植被指数(NDVI)、过火区识别指数(BAI)、阴影植被指数(SVI)、归一化差异水体指数(NDWI)和全球环境监测指数(GEMI)等5种光谱指数,构建森林火烧迹地识别决策树模型(CART);在选取的研究区对该模型方法进行验证,并与最大似然监督分类法和非监督分类(ISODATA)方法所得到的结果精度进行了对比分析,结果表明:采用基于CART模型的决策树方法对火烧迹地识别结果精度较最大似然法总体分类精度提高了4.38%,Kappa系数提高了0.102 4,制图精度提高了14.96%,用户精度提高了8.50%;而采用ISODATA方法识别的火烧迹地的总体精度和Kappa系数都较低,制图精度和用户精度都没有达到1%。     

基于面向对象多特征变化向量分析法的森林资源变化检测

[目的]基于面向对象变化向量分析法,进行森林资源变化检测.[方法]应用国产高分二号多光谱影像,以森林采伐和造林活动多、林地变化频率高的广西壮族自治区上思县为研究区,应用随机森林平均精确率减少的方法进行变化特征的选择,通过选取的不同特征向量和常规的基于光谱均值、光谱均值和标准差的变化向量分析法,以及基于NDVI差值法的变...     

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GF-1的森林蓄积量遥感估测

森林蓄积量是评价森林资源数量的一个重要指标。结合遥感影像和地面调查数据估测森林蓄积量受遥感影像、遥感因子、预处理方法、估测方法等多方面的影响。为研究国产GF-1遥感影像估测森林蓄积量的最佳遥感因子组合方式和较优估测方法,并绘制森林蓄积量空间分布图,为我国森林蓄积量的研究提供理论基础和科学依据。为研究GF-1遥感影像估测森林蓄积量的遥感因子和估测方法,以湖南省醴陵市为研究对象,以国产GF-1遥感影像为数据源,通过对遥感图像预处理,获取光谱信息、纹理因子、植被指数作为特征变量,结合同时期的二类调查样地数据,从GF-1遥感影像像元与样地不匹配角度出发,应用移动窗口的方法解决像元与样地的对应关系,采用多元逐步回归、偏最小二乘回归和随机森林模型对研究区森林蓄积量进行估测,采用建模精度和估测精度进行分析评价。实验结果表明:1)3个模型选择的因子都包含了NDVI、 Band2、DI3、CO1和DVI等5个遥感因子,说明其对森林蓄积量的估测比较敏感;2)随机森林模型优于偏最小二乘回归和多元逐步回归,其决定系数R2为0.73、估测精度为83.69%。利用GF-1遥感影像结合随机森林模型应用于森林蓄积量的估测结果趋于真实分布,效果较理想;采用移动窗口法,利用国产GF-1遥感影像并结合随机森林进行森林蓄积量估测具有较好的应用前景。     

基于GF-1卫星东洞庭湖湿地类型信息提取

以我国自主发射的第一颗高分辨率卫星(GF-1卫星)的影像为数据源,在东洞庭湖开展湿地信息提取。结合国家湿地遥感分类系统和高分影像数据的可解译性,建立了东洞庭湖湿地类型遥感分类系统,包括湖泊、河流、泥滩地、林地、芦苇、苔草、辣蓼+泥蒿7种湿地类型。利用最佳指数和联合熵2个指标确定最佳波段组合方式为4(R)3(G)2(B),并在遥感图像进行预处理的基础上,采用面向对象的决策树进行分类,结果表明:基于面向对象决策树遥感分类方法比最大似然法分类的精度高,总分类精度达85.41%,Kappa系数为0.822 5,并且各类信息的提取精度均有所提高,其中湖泊、芦苇、林地的精度较高。     

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%。     

基于UAV高分影像的杨树冠幅提取及相关性研究

[目的]以无人机高清影像为数据源,结合样地实地调查数据,研究杨树冠幅提取及其与胸径和林分蓄积量的相关性,为无人机森林调查技术提供一种思路和方法。[方法]基于无人机高分影像及实地调查数据,采用面向对象法,对杨树林木冠幅进行分割与提取,通过实地测量数据建立冠幅-胸径模型,利用一元材积表计算样地蓄积量,并进行相关性分析与精度检验。[结果]影像分割效果良好,但提取得到的冠幅比实际值偏小,研究区最适宜的杨树冠幅分割尺度为10,平滑度0.1,紧致度0.5。杨树冠幅与胸径建立相关模型,其中一元线性方程拟合效果最好,相关系数为0.75。通过模型计算的样地蓄积与实测样地蓄积进行双侧T检验,结果 sig=0.0580.05,两组数据差异不显著。[结论]采用面向对象法,通过无人机高分影像能自动分割并提取了杨树林木冠幅信息,提取效果良好;利用影像提取林木平均冠幅,通过冠幅-胸径相关关系模型得到林木胸径,进而推算林分蓄积的方法可以满足森林资源调查精度要求。     

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。     

温地松适度整枝有利于生长

据广东省佛岗县林业局林绍辉对5年生湿地松人工林整枝试验，适度整枝对湿地松的生长有明显促进作用，其中以整枝1／3为最好。与不整枝比较，按枝1／3，胸径、树高分别增长10％和13％；整枝1／2平均增长3％；而整枝2／8时，则分别下降33％和4%。