高速铁路沿线土地利用/覆盖变化检测方法研究

为开展高速铁路沿线土地利用/覆盖的快速变化检测工作,本文首先对两期高分辨率遥感影像进行主成分分析得到两期影像的第一主成分量,再用GIS矢量数据分割两期第一主成分量得到影像对象层,构造对象的灰度均值向量特征,最后利用最大类间方差阈值分割算法(Otsu法),自动提取变化类与未变化类。为验证该方法在高速铁路沿线土地利用/覆盖变化检测应用中的有效性,本文对2009年与2012年武广高铁武江特大桥沿线的GeoEye影像(分辨率1.6m)进行了变化检测验证性实验,得到变化检测结果的精度能够达到84.7579%,仅耗时5s。在此基础上将该方法应用于2009年与2010年石武客专郑州东站段WorldView-2影像(分辨率2.0m)的变化检测中,得到的变化检测结果精度为88.6953%,耗时86s。可见,该方法在检测高速铁路沿线土地利用/覆盖变化中具有较高的可靠性和效率,对更新高速铁路数据库具有一定的使用价值。     

土地利用/土地覆盖遥感变化检测方法新进展

土地利用/土地覆盖变化检测是资源环境研究中的一个重要方面,准确、及时的变化信息为人类资源环境的生产和管理提供了决策支持。遥感技术具有实时、快速、覆盖范围广、多光谱、周期性等特点,给土地利用/土地覆盖变化检测提供了理想的数据基础。人类社会的发展对土地利用/土地覆盖变化检测的精度与效率不断提出新的要求,这也使得一些新技术、新方法引入到变化检测中。这些新技术新方法提高了土地利用/土地覆盖变化检测的精度,但在效率方面有待进一步研究。     

高分辨率影像配准误差对土地覆盖分类和变化检测的影响

近年来高分辨率影像技术发展迅速,土地专题信息的提取对高分辨率数据处理的质量提出了更高的要求,针对配准误差对影像处理和应用的影响研究,有助于专题信息提取过程中遥感数据处理质量控制指标的确定。选取北京市通州区不同时相的IKONOS影像作为实验数据进行模拟研究,在实验研究中通过产生具有不同配准误差的图像,从影像融合、土地覆盖分类和变化检测等角度,分析不同的配准误差对遥感应用的影响。结果表明:随着配准误差的增大,融合图像的可分辨性降低,配准误差增加到3个像元时,土地覆盖分类精度降低2~3%,土地覆盖变化检测中增加了5%的伪变化信息,虚检率增大。     

遥感影像变化检测综述

变化检测作为土地利用/土地覆盖检测的关键技术,其目的是在同一区域不同时期的遥感数据中检测出变化的部分及其类型。针对传统的变化检测方法中存在繁重的人工劳动和检测结果效果差等问题,大量基于遥感影像的变化检测方法被提出。为了深入了解基于遥感影像的变化检测技术以及进一步研究变化检测方法,通过对大量有关变化检测的研究进行整理、分析和比较,对变化检测进行了较为全面的综述。首先阐述了变化检测的发展历程;然后从数据选择及预处理、变化检测技术、后处理及精度评价这三个方面详细归纳了变化检测的研究进展,其中变化检测技术主要从分析单元和比较方法的方面分别进行概括;最后对变化检测各个阶段存在的问题进行了总结并提出了未来的发展方向。     

KCCA与SVM算法支撑下的遥感影像变化检测

针对多时相影像间存在非线性变化以及变化检测阈值难以确定问题,提出结合核典型相关分析和支持向量机的遥感影像变化检测算法。首先,运用核函数对多波段遥感影像非线性映射到高维特征空间进行多变量典型相关分析,去除影像间的相关性,并构造差异影像向量。然后,采用支持向量机方法提取差异影像变化区域与不变化区域。以Landsat-8遥感影像多光谱数据进行实验,结果表明,该方法可以很好提取多光谱影像的变化信息。最后,利用形态学算子对分类结果作处理,消除了"椒盐现象"的干扰,同时提高了变化检测精度。     

KCCA与SVM算法支撑下的遥感影像变化检测

针对多时相影像间存在非线性变化以及变化检测阈值难以确定问题,提出结合核典型相关分析和支持向量机的遥感影像变化检测算法。首先,运用核函数对多波段遥感影像非线性映射到高维特征空间进行多变量典型相关分析,去除影像间的相关性,并构造差异影像向量。然后,采用支持向量机方法提取差异影像变化区域与不变化区域。以Landsat-8遥感影像多光谱数据进行实验,结果表明,该方法可以很好提取多光谱影像的变化信息。最后,利用形态学算子对分类结果作处理,消除了“椒盐现象”的干扰,同时提高了变化检测精度。     

一种基于改进土地覆盖更新方法的新增建设用地自动提取

快速准确掌握新增建设用地信息对城镇化监测研究具有重要意义。基于后验概率变化矢量检测的土地覆盖更新方法中,存在初始样本准确性低、后验概率变化矢量检测精度不理想的问题,结合多元变化检测方法,对基于后验概率变化矢量检测的更新方法进行改进,提出一种可应用于新增建设用地提取的自动化方法。利用两期影像多元变化检测结果提高初始训练样本的准确性,同时在迭代选择样本过程中加入该变化检测结果,改善变化检测更新和重分类过程的精度,更准确地提取新增建设用地。用两期嘉兴地区高分一号影像和前期影像土地利用/覆盖分类数据验证改进效果,并与改进前方法对比。结果表明:改进方法提取的2017年新增建设用地精度更高,提取更新后的2017年建设用地总体精度达到85%,Kappa系数0.7以上,变化检测精度比未改进前显著提高。同时该方法显著减少了迭代次数,提高了提取效率。     

一种基于改进土地覆盖更新方法的新增建设用地自动提取

快速准确掌握新增建设用地信息对城镇化监测研究具有重要意义。基于后验概率变化矢量检测的土地覆盖更新方法中,存在初始样本准确性低、后验概率变化矢量检测精度不理想的问题,结合多元变化检测方法,对基于后验概率变化矢量检测的更新方法进行改进,提出一种可应用于新增建设用地提取的自动化方法。利用两期影像多元变化检测结果提高初始训练样本的准确性,同时在迭代选择样本过程中加入该变化检测结果,改善变化检测更新和重分类过程的精度,更准确地提取新增建设用地。用两期嘉兴地区高分一号影像和前期影像土地利用/覆盖分类数据验证改进效果,并与改进前方法对比。结果表明：改进方法提取的2017年新增建设用地精度更高,提取更新后的2017年建设用地总体精度达到85%,Kappa系数0.7以上,变化检测精度比未改进前显著提高。同时该方法显著减少了迭代次数,提高了提取效率。     

一种基于改进土地覆盖更新方法的新增建设用地自动提取

快速准确掌握新增建设用地信息对城镇化监测研究具有重要意义。基于后验概率变化矢量检测的土地覆盖更新方法中，存在初始样本准确性低、后验概率变化矢量检测精度不理想的问题，结合多元变化检测方法，对基于后验概率变化矢量检测的更新方法进行改进，提出一种可应用于新增建设用地提取的自动化方法。利用两期影像多元变化检测结果提高初始训练样本的准确性，同时在迭代选择样本过程中加入该变化检测结果，改善变化检测更新和重分类过程的精度，更准确地提取新增建设用地。用两期嘉兴地区高分一号影像和前期影像土地利用/覆盖分类数据验证改进效果，并与改进前方法对比。结果表明：改进方法提取的2017年新增建设用地精度更高，提取更新后的2017年建设用地总体精度达到85%，Kappa系数0.7以上，变化检测精度比未改进前显著提高。同时该方法显著减少了迭代次数，提高了提取效率。     

面向对象变化向量分析的遥感影像变化检测

为了解决基于像元的变化向量分析法在高分辨率遥感影像变化检测中精度低的问题,提出了一种面向对象变化向量分析的遥感影像变化检测方法。综合2个时期的遥感影像,首先通过影像分割获取像斑,其次提取直方图作为像斑的特征向量,再次采用直方图相交法度量2个时期像斑直方图之间的距离,构建像斑的变化向量,然后利用加权组合的方法计算像斑变化向量的模,最后依据最大熵原理获取变化检测阈值,对像斑进行变化/未变化判别。在QuickBird及Ikonos遥感影像上的实验表明:在高分辨率遥感影像变化检测中,与基于像元的变化向量分析法相比,该方法变化检测的精度较优,变化检测的正确率分别达到了0.92与0.90。     

利用指数熵的多时相遥感影像变化检测方法

针对像素级变化检测法中变化阈值的提取不够自动化和准确化,导致变化检测结果精度不高的问题,提出一种利用双阈值指数熵的多时相遥感影像变化检测方法。该方法首先采用差值法构造2个时相遥感影像的差异影像;其次采用双阈值指数熵的方法确定差异影像的最佳变化阈值,并将其用于分割差异影像,得到变化区域。采用客观评价法对变化检测结果进行精度评定。选择我国鄱阳湖局部区域2个时相的遥感影像进行试验,并与基于模糊C均值的变化检测方法进行对比。通过试验,所提出方法变化检测精度达94.22%,是一种有效、可行的变化检测方法。     

基于Landsat遥感影像的土地利用变化动态监测

土地利用变化是土地资源利用情况的综合分析,遥感技术在土地利用变化的应用,更好的解决了大范围内土地利用变化动态监测的难题。本文基于Landsat影像,利用影像融合主成分分析法(PCA法)以及谷歌地球目视解译和最大似然法结合的方式进行监督分类,采用Majority/Minority分析对分类结果进行处理,通过混淆矩阵对分类的结果进行精度评估。运用遥感图像2001-2018年期间解译结果,对昆明市呈贡新区土地利用变化做出分析,以及对2001和2018年分类结果进行变化检测,结果表明,2001-2018年呈贡新区土地利用结构发生显著变化,城市建筑面积明显增多。     

基于GIS辅助数据的样本像斑变化检测方法研究

土地利用变化检测是国内外全球化进程研究的重要内容。虽然利用遥感影像进行变化检测的研究已取得了巨大进展,但由于对象获取方式单一、算法参数需要人为设定/调试等问题使现有变化检测方法在实际应用中的效果大打折扣。提出了一种以GIS辅助数据获取像斑建立样本特征数据库的方法进行遥感影像变化检测。该方法可充分利用多源数据,并提高变化检测方法的自动化程度。实验证明了方法的有效性。     

基于光谱角分类器遥感影像的自动分类和精度分析研究

遥感影像是地球表面一定区域景观和覆盖的客观记录和形象显示。选择黑河弱水流域作为自动分类的典型研究区,利用该区域的Landsat 7ETM+遥感影像结合地面实况调查数据,寻找土地利用/覆盖类型自动分类的训练样本,运用光谱角分类方法对ETM+图像进行自动分类。通过分类图像与地面真实样本数据对比分析,获得适用于荒漠地表遥感影像自动分类的可行性方法,并且进一步讨论了混淆矩阵计算的分类误差,研究了以Kappa分析为基础的精度评价。     

改进SeMask主干网络的高分辨率遥感影像变化检测模型

随着城市化进程的加速和人口不断增加, 土地资源的利用和管理变得愈发重要. 高分辨率遥感影像技术的发展为土地覆盖类别变化检测提供了新的途径. 目前, 多数遥感影像变化检测任务主要针对显著建筑物的变化检测, 缺少对土地覆盖类别变化检测任务的研究, 本研究基于公开数据集, 对更多土地覆盖类别变化情况进行标注. 在原语义分割主干网络的基础上结合孪生网络结构, 提出适用于土地覆盖类别变化检测任务的检测模型, 该模型在网络的特征提取阶段加入变化引导模块, 以辅助网络关注两时相影像中的变化信息, 并在网络不同阶段加入通道信息交互模块, 以增强不同特征图的信息融合. 同时, 在特征提取阶段最后一层加入特征对齐模块, 以缓解下采样过程导致的特征偏移. 在土地覆盖类别变化检测数据集上的实验结果表明, 本文提出的方法可以有效提取影像中的变化信息, 并提高分割精度.     

基于小波变换的影像融合在动态监测中的应用

基于小波变换的遥感影像融合是一种重要的图像信息增强方法，提出了将其应用于土地利用遥感动态监测，以自动探测土地利用发生变化的区域。方法是将某时相的多光谱影像进行主成分变换，用其第一主成分与另一时相的多光谱影像进行数据融合，融合规则是对两时相影像的小波系数进行加权平均法计算。经室内资料检核和野外验证发现，得到的变化信息的噪声小图斑较少，结果精度能满足实际应用需要。     

一种新的多波段遥感影像变化检测方法

随着遥感技术的发展,采用遥感影像对国土资源进行动态监测已经成为了热点。目前常用的差值法和分类后比较变化检测方法中存在着各种缺陷。提出一种基于模糊C均值聚类（FCM）算法的遥感影像变化检测方法,利用一个改进的模糊C均值聚类算法进行遥感影像分类处理,然后引入多波段综合变化掩膜的思想进行变化检测。实验结果表明这种方法是有效的,提高了检测精度,检测结果为国土资源调查提供了重要依据。     

面向土地覆盖分类的MODIS影像融合研究

MODIS影像的多波段及其1、2波段的250 m中等分辨率为大区域中空间分辨率的土地覆盖制图提供了可能。为了有效利用MODIS影像的空间和光谱信息,使用SFIM、HPF和PCA变换等遥感影像融合方法,分别采用MODIS影像的波段1(b1)和波段2(b2)对3~7(b3~b7)波段进行融合,并就融合影像的光谱保真度和分类精度对6种不同融合结果进行评价。结果表明不同的融合结果得到的分类精度均有不同程度的提高;3种融合方法中使用b2的融合效果均优于b1;SFIM变换在光谱失真较小的情况下能够较大程度地提高分类精度。因此使用b2的SFIM变换可以用于提高MODIS土地覆盖图的空间分辨率和精度。     

城镇区域高分辨率遥感影像地表覆盖变化检测的误差分析

利用高空间分辨率遥感影像对土地利用/土地覆盖进行变化检测是国土监测的重要内容。但是,高分辨率影像存在一些中低分辨率影像所不具有的难点和不确定性,使得对城市区域进行变化检测获得的结果在阴影、图像配准、阈值选择、检测方法选择和图像后处理等方面的误差更为突出。基于ENVI和ERDAS软件中的工具,使用2009年和2012年两个时相的南京仙林航空彩色图像进行了变化检测,然后按照类内、类间地物类型进行了误差分析。结果表明:漏分误差的97.6%为类间误差,错分误差的87.1%为类内误差。按照误差的主要来源,漏分像素的72.6%来自于检测方法;错分像素的43.6%来自于检测方法、39.7%来自于辐射的不一致性。研究结果可为新变化检测算法的开发提供参考支持。     

基于样本迁移的干旱区地表覆盖快速更新

阿姆河三角洲作为典型干旱区,干旱胁迫和次生的盐胁迫决定了本地区生态环境的复杂性和独特性,给遥感地表覆盖制图带来一定的困难。在土地利用/覆盖（LULC）遥感图像分类任务中,数量大、质量高、成本低的样本和速度快、性能稳定的分类器是高效实现高精度分类的关键。在一些偏远地区开展土地利用/地表覆盖遥感图像分类依然面临着标记样本空间上稀疏、时间上不连续甚至是缺失,人工收集成本高等问题。为此,结合最优树集成和样本迁移的思想,构建了一种高效的地表覆盖自动更新的新方法。该方法通过变化检测在历史产品上的同期影像上进行样本标签的标记,并将过去的地表覆盖类型标签转移到同源目标影像上,使用最优树集成（Ensemble of optimum trees, OTE）完成地表覆盖自动分类。根据阿姆河三角洲地区地表覆盖分类试验结果,表明该方法可以提取有效的地表覆盖标签,并能较高精度发实现土地利用/地表覆盖的自动分类更新。