基于多时相NDVI及特征波段的作物分类研究

时相和光谱特征信息在农作物种植分类提取方面具有十分重要的应用价值。以黑龙江大型农场--友谊农场为研究区域,利用4景不同时相的TM和SPOT卫星遥感影像,提取相应时相的NDVI时间谱图像数据作为新波段信息,在分析地物目标在相应影像各波段上光谱和时间特征的基础上,设计了决策树分类算法,通过对待分类影像进行系列阈值分割和掩膜处理,成功提取黑龙江友谊农场的大豆、玉米和水稻的种植信息,分类总体精度达到98.67%。     

多时相影像的冬小麦种植面积提取及估产

针对多时相影像的农作物种植面积难以实现统一精确提取、不能高效地进行遥感估产研究的问题,以河南省濮阳市为研究区,基于Landsat TM影像,采用基于伪不变特征的相对辐射校正方法,在深入分析濮阳市内6类典型地物光谱的基础上,构建决策树提取冬小麦种植面积。然后,基于MODIS植被指数产品,结合相应年份统计数据进行植被指数校正,分别利用校正后关键生育期的归一化植被指数累计值和增强型植被指数累计值与冬小麦产量进行回归分析,建立冬小麦产量预测模型,利用2011年的产量进行验证。结果表明:各年份冬小麦的提取面积精度均在96.3%以上,利用归一化植被指数和增强型植被指数构建的估产模型,R2分别为0.834和0.926,估产精度分别为95.36%和96.44%。该研究可为市域冬小麦种植区的统一高效提取以及冬小麦产量预测提供参考。     

WorldView卫星16波段影像光谱特征分类

传统的高分辨率遥感卫星光谱分辨率较低,WorldView卫星在8个可见光-近红外多光谱波段的基础上,新增加的8个短波红外(short wave infrared,SWIR)影像,有助于提高影像提取地物信息能力。分析了WorldView卫星的16波段影像上各种地物的光谱特征和分类性能,提出了新的植被指数、水体指数和建成区指数。实验表明,相比于8波段影像,使用16波段影像分类能够显著提高各类地物特别是裸地、建筑物和道路的分类精度,总体精度提高约5.5%。基于16波段设计的新地物特征指数能更好地避免干扰地物,通过简单阈值提取地物,取得较高的提取精度。     

WorldView卫星16波段影像光谱特征分类

传统的高分辨率遥感卫星光谱分辨率较低,WorldView卫星在8个可见光G近红外多光谱波段的基础上,新增加的８个短波红外(short wave infrared,SWIR)影像,有助于提高影像提取地物信息能力。分析了WorldView卫星的16波段影像上各种地物的光谱特征和分类性能,提出了新的植被指数、水体指数和建成区指数。实验表明,相比于8波段影像,使用16波段影像分类能够显著提高各类地物特别是裸地、建筑物和道路的分类精度,总体精度提高约5.5％。基于16波段设计的新地物特征指数能更好地避免干扰地物,通过简单阈值提取地物,取得较高的提取精度。     

基于多时相TM影像的冬小麦面积变化监测

利用北京1992年、2000年、2004年、2009年的多时相Landsat TM5影像数据,结合实际调查数据,分析了近20年来北京冬小麦种植面积的变化趋势及演变特征。采用决策树、PCA、缨帽变换等手段对地物进行分类,利用多时相影像,NDVI组合阈值提取小麦种植区面积。研究结果表明:北京地区1992年、2000年、2004年、2009年冬小麦种植面积分别为:113671ha,84322ha,40410ha,61529ha。北京冬小麦种植面积呈现为明显的先减少后增加的趋势。从1992年到2009年共减少52143ha。其中,从1992年到2000年冬小麦种植面积减少了29349ha,减少的面积中城区扩张占用和转变为裸地的最多,分别为39.7%和42.8%,另外有13.3%变为设施用地,3%成为水体(鱼塘和水田);从2000年到2004年冬小麦种植面积共减少43921ha,减少的面积中转变为裸地和城区扩张占用的最多,分别为39.8%和33.1%;从2004年到2009年冬小麦种植面积共增加了21119ha,其中裸地转变为小麦种植区面积最大。     

应用高分辨率遥感影像提取作物种植面积

利用中低分辨率遥感影像提取作物分类种植面积的精度,往往难以满足农业遥感估产的需要。随着新型传感器的不断出现,应用高分辨率遥感影像高精度地提取作物分类面积日益成为发展趋势。由于高分辨率遥感影像提供的地物纹理、色调与形状等信息更加丰富,当前基于对象的地物识别分类方法仍不成熟,处理操作中人为干预过多,而且较为复杂,因此尝试以地面调查信息为辅助参量,采用常规基于像元的最大似然法监督分类方法,依据多尺度遥感影像信息提取的原理,分阶段地逐步提取作物种植面积,以此为农业遥感估产服务。     

基于混合像元分解的高光谱影像柑橘识别方法

为及时准确地监测柑橘种植信息,以江西省会昌县作为研究区,采用EO-1 Hyperion高光谱影像作为数据源,构建了基于混合像元分解的高光谱影像柑橘识别方法。首先,针对EO-1 Hyperion高光谱影像提供了242个波段,光谱范围广的特点,在波段选择、大气校正等预处理的基础上,提取研究区典型地物端元光谱曲线;然后,利用全约束线性光谱混合模型进行混合像元分解,提取出柑橘端元的丰度值,并通过对照高分遥感影像,构建柑橘端元丰度与柑橘实际种植的对应的关系。结果表明:由于典型地物端元提取中不可避免的误差及柑橘冠层覆盖度的差异,柑橘种植的准确识别与其柑橘端元丰度阈值存在对应关系。在经过反复试验的条件下,研究区柑橘端元丰度阈值设定在0.30~0.45范围之内,总精度达到90%以上,能够满足柑橘种植识别要求。     

基于独立分量分析的高光谱遥感影像决策树分类

为解决高光谱遥感影像波段众多所带来的信息丰富与“维数灾难”间的矛盾并提高分类精度,针对传统特征选择方法信息损失大的缺陷,基于EO-1 Hyperion高光谱遥感影像,采用独立分量分析(ICA)和决策树分类(DTC)方法联合运作流程,开展影像的地物分类实验研究,提出了ICA-DTC模型。首先运用ICA方法对影像进行特征提取,并以所提取的独立分量特征及其他地理辅助要素组成分类指标集;继而选择适当的指标组合和阈值设定判别规则,建立DTC模型进行影像的地物分类;最后将分类结果与传统最大似然分类法进行比对。结果显示：从分类的总体精度看,前者可达89.34%,高出后者18.8%;从单一地物的分类精度看,前者仅水体的精度略低于后者,而其他11种地物的精度都高于后者。理论分析与实验结果均表明,ICA-DTC模型可有效提高复杂地形条件下的地物分类精度。     

应用光谱混合分析法从SPOT影像提取槟榔树专题信息

台湾地区槟榔树分布面积较大,但是种植密度不高,用通常的遥感影像分类和专题信息提取方法不能有效地提取槟榔树的分布范围。光谱混合分析是将一个像元看成多种地物的组合,分别求出各种地物所占的比例。运用线性光谱混合分析的方法,对台湾的SPOT卫星影像进行像元分解,提出了如何利用低光谱分辨率影像分解像元的方法。通过与最大似然分类和阈值法提取结果的比较,表明光谱混合分析法不仅有效地提取了槟榔树分布的范围,还计算出槟榔树分布的密度,是一种较好的方法。     

基于面向对象方法的沙化土地遥感信息提取技术研究

针对基于像元光谱特征提取沙化土地信息分类精度偏低的问题,以Landsat\|5 TM为数据源,基于面向对象的方法对沙化土地遥感信息提取技术进行研究。首先采用多尺度分割法对影像进行分割以获得同质区域,然后结合野外调查数据制成不同地物类型的多种特征图,从而确定提取目标地物的特征并建立沙化和非沙化地物提取决策树,最后对影像进行模糊分类,并对分类结果进行精度评价。结果表明,基于面向对象提取沙化土地信息的总精度达84.89%,Kappa系数为0.8077。研究结果为后续深入研究奠定了基础。     

基于决策树分层分类法的粉煤灰堆场信息提取研究

粉煤灰污染环境,危害人类健康。应用遥感方法快速、实时、准确地识别粉煤灰堆场信息,对保护环境和人类健康具有重要意义。通过分析包头市辖区内典型地物的光谱信息,基于Landsat 5 TM影像数据,采用决策树分层分类法对研究区内的粉煤灰堆场进行提取实验。首先,分析研究区内典型地物的光谱特征,对不同地物之间的关系进行比较。其次,建立决策树,利用土壤调节植被指数(SAVI)、改进归一化差异水体指数(MNDWI)、归一化建筑指数(NDBI)以及光谱阈值法对图像进行了分类。最后利用形状特征和空间位置特征等对分类图像进行后处理,分类精度达到70.7%。实验结果表明:该方法适合粉煤灰堆场信息的自动提取,结合目视解译能够达到较高的识别精度。     

基于线性光谱混合模型的油菜种植面积遥感监测方法研究

利用中低分辨率卫星影像进行油菜面积提取时,需要考虑混合像元产生的影响,以提高面积提取的精度。本文以2009年湖北省潜江市油菜种植面积为例,利用中巴地球资源卫星(CBERS-02B)遥感影像,选取线性光谱混合模型进行油菜种植面积的分解计算研究,将结果与基于GVG(GPS、VIDEO、GIS)农情采样系统得到的结果进行对比分析,面积提取精度为97.43%。表明线性光谱混合模型能够高精度地提取油菜的种植面积,不失为一种很好的监测油菜种植面积方法。     

一种应用大津法的自适应阈值水体提取方法

针对基于单一阈值的大范围水体提取同时存在着漏提与误提的局限性,提出了基于大津法的局部范围阈值自适应确定的方法。通过分析水体与其背景地物的光谱特征,发现归一化水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)直方图呈现明显的双峰分布,对NDWI使用大津法可以较准确地自动计算出水体与非水体的阈值。在初始阈值提取的水体信息的基础上,通过窗体提取局部范围的水体及其背景并进行局部自适应阈值的计算,实现自适应阈值水体信息的提取。使用环境小卫星影像对闽江流域进行水体提取实验,结果表明该方法可实现大范围水体快速提取,提取精度为95.25%,较全局统一阈值提取精度提高5.25%,并能在一定程度上消除地形阴影与建筑物等的影响,对细小水体的提取精度有所提高。     

基于SAR与Landsat TM的小区域稻田的识别研究——以南京市江宁区为例

以南京市江宁区为研究区域,根据区域特征、作物物候期和水稻的生长特点,采用分层分类的方法提取稻田分布信息。通过比较多时相SAR数据、TM和多时相SAR融合与TM和单时相SAR融合数据识别水稻的精度和提取的水稻种植面积,分析了不同数据对区域多云雨,不同种植方式、面积小且分布破碎的水稻稻田的识别程度,并根据野外实地走访调查分析了主要影响因素。结果表明:多时相SAR数据、TM和多时相SAR数据的水稻识别精度都高于72%,高于TM和单时相SAR融合数据的结果;前两者提取的水稻种植面积和稻田分布接近,主要影响因素是地物分布、不同种植方式水稻物候期和水稻稻田面积小且分布破碎。     

基于特征增强与最小误差分割的变化检测方法

以河北省石家庄市2003年和2004年的专题制图仪(TM)遥感影像为例,针对各波段光谱特征,提出了一种基于地物特征增强的变化检测方法.在两期影像上对各类地物采样并计算样本在不同波段的均值、标准差等特征量,以确定波段组合运算的加权系数,计算特征增强图像,实现两期影像中所指定地物类型的特征增强;计算两期特征增强影像的差异影像;使用最小误差分割法获取变化检测结果.通过对比实验可知:方法提取变化区域总体精度达到90%,相对于传统的基于主成分分析(PCA)的变化检测方法,具有较高的检测精度,较好的可行性与适应性.     

基于时差特征与随机森林的水稻种植面积提取

准确提取水稻种植面积是探讨气候变化背景下水稻生产与粮食安全的重要前提。我国南方的水稻种植区域,地块破碎且受云雨天气影响严重,如何充分利用有限时相的数据获得较高精度的水稻面积提取是亟需解决的关键问题。提出了一种利用两个时相的数据,通过构建差值特征突出水稻物候变化的特点,并与随机森林算法结合高精度提取水稻种植面积的方法。将之应用于湖南省常德市鼎城区的水稻种植面积提取,结果表明:采用本方法进行水稻提取的最终总体精度达到93.01%,Kappa系数0.91,与单时相提取结果相比,总体精度提高了近3%。为了进一步分析差值特征对其他分类器的改进效果,分别将差值特征与决策树和随机森林组合,并分析了两种组合提取水稻的精度。研究发现构建的差值特征能够有效反映植物的生长状况,增加地物的可区分性,可为对象的分割及分类提供更多有用的信息,能够有效改善水稻种植面积的提取精度。
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利用多时相HJ卫星CCD遥感影像提取嘉祥县秋收作物

作物种植面积对调整农业结构、制定区域粮食安全政策有着十分重要的意义。本文以山东省嘉祥县为研究区,利用3景不同时相的HJ卫星CCD遥感数据,结合野外调查样本,通过分析研究区主要秋收作物(玉米、棉花和水稻)在不同生育期的光谱特征和归一化植被指数(NDVI)的特点,对分类影像进行系列阈值分割、掩膜处理,最后利用决策树算法成功提取了山东省嘉祥县的玉米、棉花和水稻的种植面积,总体精度分别达到93.31%、89.41%、95.82%。     

无人机可见光遥感影像地物目标提取技术研究

无人机可见光遥感影像中地物目标边界清晰度较低,容易导致地物目标与背景之间的区分度降低,进而难以提取地物目标。为此,提出无人机可见光遥感影像地物目标提取方法。从光谱特征、纹理特征和边缘特征三个方面分析无人机可见光遥感影像特征。结合三种影像特征对无人机可见光遥感影像数据集实行增广处理。对完成增广后的数据集定义影像编码标签,以此确定地物目标增强权重,通过参量化处理地物目标光谱特征,计算光谱吸收指数,获取地物目标提取表达式,从而实现无人机可见光遥感影像地物目标提取。实验结果表明,所提方法能够保证地物目标边界的清晰度,具有较强的地物目标提取能力。     

ASTER遥感影像水体信息提取方法研究

以安徽省芜湖市为试验区,首先对试验区水体和其它各类地物的光谱特征进行分析,探讨水体在ASTER遥感影像各个波段与其它地物之间的可分性,然后经过反复实验和分析,构建了基于波段阈值和谱间关系的水体提取模型:B2>B3,B1+B6<127,B3+B4<54和B3<24,最后将该方法提取结果与非监督分类、监督分类和植被指数法提取结果进行评价和比较。实验结果表明该方法可较好地提取研究区各类水体,分类精度明显优于传统提取方法,且简单实用,但在对光谱特征分析过程中样本点选取要求较高。     

基于Sentinel-1/2影像的水稻种植面积提取方法研究——以三江平原为例

水稻是中国主要粮食作物之一，稻米产量关系到民生福祉。及时、准确地获取水稻种植面积信息及其空间分布状况对于区域农业发展规划和产量评估具有重要意义。针对水稻与其他农作物易混以及光学数据易受云雨天气影响等问题，以东北三江平原为例，利用中高分辨率Sentinel-1微波数据、Sentinel-2光学数据，分别构建时序水体指数SDWI和植被指数NDVI组成水稻完整的物候生长曲线，分析水稻移栽期、分蘖期、抽穗期、成熟期4个重要生长时期不同的光谱差异，通过阈值分割和组合不同时期的数据，来实现水稻不同物候时期种植面积的提取，并与传统的基于单一光学数据的方法进行对比。研究结果表明：经过地表样本点的验证，所构建方法可以精确提取三江平原水稻几个关键生育期的种植面积并且优于单一使用光学数据的方法。同时利用单生育期影像例如移栽期影像提取水稻面积也可使总体精度达到87.08%，随着生育期数据的完整，总体精度也不断提高，其中基于全生育期的面积提取总体精度也高达91.88%,Kappa系数为0.834，可以满足实际应用需求。因此这种的多源数据结合的水稻种植面积提取方法能够准确、高效地提取三江平原水稻不同物候时期种植面...