基于影像融合和面向对象技术的植被信息提取研究

高分辨率影像具有丰富的光谱信息和空间信息。采用不同的图像融合技术融合GeoEye影像全色波段和多光谱波段,用建立的参考多边形和对应多边形残差法评价分割质量,以确定研究区各地物类型的最优分割参数组合,选择目标地物分类特征,建立分类规则,在此基础上实现研究区内不同地物类型的面向对象信息提取。结果表明:Gram-Schmidt(GS)融合法具有最优的融合效果,所选特征能够很好地实现目标地物信息提取,并且具有明确的地学意义,面向对象信息提取总体精度达到90.3%,Kappa系数为0.86,该研究为高精度植被信息的提取提供了有效的方法。     

高分辨率遥感影像的多特征多核ELM分类方法

针对高分辨率遥感影像地物分布复杂多变,利用ELM的快速分类性能,提出了一种ELM的多特征多核高分辨率遥感影像分类方法。首先利用多尺度分割算法将原始影像粗分为若干地物区域;然后依据区域合并准则对粗分割图像合并得到典型地物特征的对象信息,并提取分割对象的光谱特征与空间特征;最后以多种核函数加权组合的方式构建多核ELM对影像分类,获得最终的分类结果。实验结果表明,所提方法不仅降低了对目标训练样本的要求,同时还提高了分类的准确性、及时性和完整性。     

基于地理加权的k-|NN高分辨率遥感影像分类算法改进

与中低分辨率相比,高分辨率遥感影像的信息比较丰富,在使用常规k-NN分类方法基于像元进行高分辨率遥感影像分类时会产生大量的“椒盐噪声”和地物类别错分。根据地理学第一定律,引入地统计模型,将地理权重加入到常规k-NN分类方法中,形成新的地理权重k-NN分类器(Geographically Weighted k-NN,GWk-NN)。该方法首先通过条件概率函数计算出训练样本数据的空间分布特征,然后通过地统计模型对空间分布特征进行拟合,为每种地物选择合适的权重模型,这样既保留了遥感影像中地物的光谱特征,又融入了地物的空间特征,在一定程度上减少甚至消除了“椒盐噪声”,提高了分类精度。GWk\|NN和常规k\|NN分类器分析对比表明：GWk-NN分类方法提高了高分辨率影像的分类精度。     

基于关联规则的面向对象高分辨率影像分类

以北京市昌平区Geoeye-1高分辨率遥感影像为试验数据,研究了关联规则挖掘和面向对象相结合的地物分类方法。首先探讨了关联分类法的原理,再通过图像分割、特征提取、关联规则挖掘、分类器构建一系列过程实现了基于关联规则的面向对象高分辨率影像分类,最终评估分类精度并与K-近邻法进行了对比。结果表明,该方法具有较好精度,能够在一定程度上摆脱地物分类对于专家知识的依赖。     

地物大小、对象尺度、影像分辨率的关系分析

遥感数据的分辨率越来越高, 给地物信息提取提出了新的挑战。利用基于像元的分类技术和基于多尺度分割的面向对象分类技术对高分辨率影像进行分类实验, 分析地物大小、对象尺度与影像分辨率的关系。实验结果表明不同地物由于其空间尺度不同, 与之相适宜的空间分辨率和对象尺度也不同, 在适宜分辨率的影像提取有较高的精度, 在适宜的对象尺度上提取对象信息有更高的精度。分析也表明面向对象的多尺度影像分类技术适应了不同地物有其相适宜的空间分辨率, 在适宜尺度影像层中提取地物, 其分类精度大大高于基于像元的分类方法。     

基于多时相光谱和物候特征的陕西省神木县地物遥感分类研究

开展了时间序列Landsat TM/ETM遥感影像定量化处理与相对辐射校正,提取了陕西神木县不同地物光谱和NDVI物候特征,结合时间序列NDVI物候特征和多时相光谱信息,采用了地表覆盖的决策树分类算法,实现了陕西神木县地物的高精度遥感分类,包括水体、沙地、城镇、耕地、林地、草地及灌丛等7类地物,分类总体精度达95.77%,Kappa系数达0.93。研究结果表明,基于多时相光谱和物候特征的决策树分类算法能够有效集成多时相、多光谱信息,从而克服了单时相影像分类的缺陷,实现了地物的分类。论文研究方法和结果能够为三北防护林区域的生态环境监测与评估提供技术支持。     

基于对象级的高分辨率遥感影像分类研究

依据高分辨率遥感影像的特点,结合深圳市QUICKBIRD数据提出一种基于多尺度分割的对象级遥感分类方法。文中首先利用分形网络演化法(FNEA)进行多尺度图像分割,获取对地表实体更具代表性的图像对象,然后利用对象所包含的光谱、空间特征来确定地物识别中可能要用到的各种特征参数,最后通过构建语义结构实现了研究区地物的逐级分层分类。研究结果表明,本文所采取的方法比传统方法在分类精度上有了明显的提高,为高分辨率遥感影像的信息提取提供了新的技术途径。     

基于GF-1和Sentinel-1A的漓江流域典型地物信息提取

漓江流域是桂林山水的核心,保护漓江流域生态环境已成为国家战略。以漓江流域为研究区域,以GF-1多光谱影像和SAR影像为数据源,采用小波融合算法将GF-1多光谱影像和SAR VV极化的后向散射影像进行影像融合,再利用随机森林算法分别对GF-1多光谱影像、GF-1和Sentinel融合影像构建典型地物高精度识别模型,提取与漓江流域生态环境紧密相关的河流、针叶林、阔叶林、水田、旱地以及居民地等地物类型。研究结果表明:①在95%置信区间内,基于GF-1影像分类的总体分类精度达到96.15%,基于GF-1和Sentinel-1A后向散射系数的影像总体分类精度达到了94.40%;②河流、阔叶林和旱地在基于GF-1多光谱影像的分类精度中分别达到了97.74%、93.20%、90.90%,比基于融合GF-1多光谱和SAR的数据分别高出7.57%、8.96%和1.22%,其余地物类型两者分类精度相近;③GF-1多光谱和SAR数据的融合中,利用了小波变换进行图像融合,发现融合图像的喀斯特地貌突出,增加了地物特征的差异性。     

深度学习U-Net方法及其在高分辨卫星影像分类中的应用

高分辨率遥感影像有精确的几何结构和空间布局,但是光谱信息有限,增大了对光谱特征相似地物的分类难度。针对高分辨率遥感影像分类的问题,采用深度学习U-Net模型分类方法。基于黑河下游额济纳绿洲高分二号遥感影像,通过U-Net模型提取胡杨、柽柳、耕地、草地和裸地五种地物覆被类型,分类总体精度和Kappa系数分别为85.024%和0.795 6,并与传统的支持向量机（SVM, Support Vector Machine）和面向对象的分类方法比较,结果表明：相对于SVM和面向对象,基于U-Net模型的高分辨率卫星影像地物覆被分类,能够更好地对地物本质特征进行提取,分类效果较好,满足精度要求。     

融入超像元的高分辨率影像面向对象分类

针对传统像元分类方法精度低和出现"椒盐"现象,提出融入超像元的高分辨率遥感影像面向对象分类方法。首先在顾及高分辨率遥感影像像元光谱的光谱相似和像元空间位置关系的基础上,采用简单线性迭代聚类方法来生成含有超像元的高分辨率遥感影像;再采用均值漂移算法对超像元的高分辨率遥感影像进行分割,最后采用支持向量机分类器进行分类。选择典型地区实验影像进行分类实验,结果表明,该方法在提高高分辨率影像分类精度的同时又能保持地物细节。     

结合地籍数据的高密度城区面向对象遥感分类 

利用高分辨率遥感影像和GIS辅助数据,对高密度城区进行面向对象的土地利用覆被分类研究。使用NAIP高分辨率航空遥感影像,在多尺度影像分割的基础上,针对特定地物选择合适的影像分割参数。采用决策树方法建立高密度城市地区的分类规则,并结合该地区地籍图数据作为辅助数据,逐步进行高密度城市地区地物信息提取。利用辅助数据进行面向对象的遥感分类效果优于单纯依靠遥感影像进行的分类,且有效提取了道路和复杂的房屋等信息,得到了理想的分类结果,其总分类精度从常规面向对象方法的84.08%提高到89.79%。利用辅助数据进行遥感分类提高了高分辨率遥感影像的分类精度,说明了利用辅助数据进行遥感分类方法的有效性。     

Building Height Estimation from GF-2 Image based on Morphological Shadow Index

GF-2 is a high resolution earth observing satellite with sub\|meter resolution which is developed by our own technique.To estimate urban building height based on GF\|2 remote sensing image combined with the idea of mathematical morphology and object\|oriented classification.First of all,segment image based on multi\|scale segmentation.Then extract shadow and calculate its length based on object\|oriented classification combined with spectral,shape,Morphological Shadow Index (MSI) and other features.In the end,estimate building height based on the geometrical model of satellite,sun and building and then accuracy evaluation and error analysis are carried out by using the field measurement data.Experimental results showed that 90% of the buildings’ absolute error is less than 1 m.This experiment demonstrate that the method can extract the height of urban building from the GF\|2 image effectively and the immense potential of domestic high resolution remote sensing image in applications on urban building information extraction.     

基于遥感影像的军事阵地动态监测技术研究

针对部队快速机动作战的军事要求,提出基于高分辨率遥感影像的军用阵地动态监测方法。借助面向对象的多尺度分割技术将阵地影像分割为同质对象,以提取各个对象的特征;针对监督分类和非监督分类的弊端,提出通过一定的先验知识制定分类规则的方法对遥感影像进行地物识别,在此基础上定性和定量地输出变化检测结果。实验结果表明:利用基于对象影像分析方法具有较高的识别精度,能够有效监测军事阵地变化。     

联合快舟一号影像纹理信息的城市土地覆盖分类

仅依靠光谱信息无法满足高分辨率遥感分类的应用需求,辅之以纹理特征信息进行分类,可提高影像分类精度。利用KZ\|1卫星影像和Landsat\|8卫星影像数据,基于面向对象的影像分割法和灰度共生矩阵纹理分析法对新疆石河子市局部城区进行了地表覆盖分类实验,将不同空间分辨率的全色影像纹理信息、光谱信息构成多种影像特征组合进行分类比较研究,以选择最佳的分类特征集。结果表明:KZ-1影像能为城市区域的土地覆盖分类提供丰富的纹理信息,面向对象的影像分割可较好地利用高分辨率数据的几何结构信息实现优化的影像分割,从而提高多光谱影像的分类精度,总体分类精度为90.06%,Kappa系数为87.93%,比单纯利用光谱信息分类的总体精度提高了8.02%,Kappa系数提高了9.65%,表明KZ\|1数据可为光谱分类提供丰富的纹理信息,从而提高城市区域的土地覆盖分类精度。     

基于模糊高斯基函数神经网络的遥感图像分类

针对遥感图像分类的特点,提出了一种基于模糊高斯基函数神经网络的遥感图像分类器。该分类器将模糊技术与神经网络相结合,采用神经网络来实现模糊推理,利用神经网络的学习能力来达到调整模糊隶属函数和模型规则的目的,从而使系统具备了自适应的特性,实验结果表明,这种基于模糊高斯基孙数神经网络的分类器经过训练后,可应用于遥感图像的分类,其分类精度明显高于传统的最大似然分类法。     

基于高分辨遥感数据的胡杨与柽柳树冠提取

胡杨、柽柳是干旱荒漠区生境的指示种,其树冠提取是荒漠生境遥感定量监测的基础。以塔里木河下游胡杨、柽柳为研究对象,基于QuickBird数据,使用光谱单数据源SVM、光谱结合纹理SVM、面向对象分类和最大似然分类法提取树冠。结果表明:1光谱结合纹理SVM比光谱单源SVM分类精度高9.65%,冠幅估测精度高7.18%,表明高分辨影像上纹理是提高分类精度的重要因素;2面向对象分类法精度最高,分类总体精度86.47%,较光谱单源SVM提高15.67%,较光谱结合纹理SVM提高6.02%,较最大似然法提高22.58%,其冠幅估测精度达87.45%。它兼顾面向对象影像分割与支持向量机方法优点,有效利用分割对象光谱、纹理和空间等信息,较好地解决了其他方法"同物异谱、异物同谱"造成提取树冠破碎的问题,使树冠提取具有较好的稳定性和较高精度。     

太湖湖滨敏感区的土地利用遥感分类研究

近年来太湖流域水体污染日趋严重,土地利用是重要的环境变化影响因子,对太湖湖滨敏感区土地利用分类研究具有重要意义。研究基于2010年ALOS多光谱遥感影像,以太湖流域上游的武进港、直湖港流域为研究区,根据研究区实际状况和研究目的,建立太湖流域上游湖滨敏感区的土地利用/土地覆被分类系统,并用于该地区的面向对象遥感分类,研究通过影像的多尺度分割,获得不同层次的影像对象,在不同层次设置对应的分类规则,以充分利用影像中地物的光谱、纹理和不同层对象相互关系等信息,从而提高分类效果。研究表明:在面向对象多尺度影像分割的基础上,基于决策树建立多个分类规则的分类方法,能够有效提取建设用地、道路、水体等几类信息,分类总体精度达到88.00%;同时,该地区主要土地利用类型如耕地、农村居民点和城镇居民点的分类精度也较高,这也表明该分类方法对整个太湖流域以及其他平原河网地区的土地利用相关研究具有一定的实用价值。     

基于面向对象分类的土地利用信息提取及其时空变化研究

基于面向对象的影像分类技术与土地利用变化模型,选取处于剧烈变化环境下的东江流域为研究对象,对其1980~2008年的土地利用变化特征进行了研究。结果表明:(1)面向对象的遥感分类方法在SPOT5高分辨率遥感影像分类中具有较高的精度(总体精度达87.7%),可以有效避免"椒盐现象"发生;(2)1980~2008年东江流域的土地利用方式和空间格局发生了显著变化。耕地面积急剧减少了2 854.4km2,流失的耕地主要转化为了林地、城镇建设用地;园地面积减少了667km2,流失的园地主要转化为了林地;林地面积增加了1 988.7km2,呈波动变化;草地面积比由4.9%缩减为2.0%;水域面积先减少后增加;城镇用地呈快速增长趋势,年增长率高达186.23%。加强耕地保护和适度限制城镇用地增长对区域可持续发展至关重要。     

Object-oriented Detection of Landslides based on the Spectral，Spatial and Morphometric Properties of Landslides

Earthquakes in mountain area often induce hundreds of thousands of landslides resulting in destructive casualties and economic damage.It is urgent needed to rapidly detect the extent areas of the landslides.With the advent of very high resolution satellite remote sensing,the application of the object\|oriented classification method in this area have significant advantage comparing to those of visual interpretation and pixel\|based methods.However,the study of object\|oriented landslide detection is relatively few,and the study usually has a small study area.The method of object\|oriented rapid identification of landslides based on the spectral,spatial and morphometric properties of landslides and a 2.5m SPOT5 multi\|spectral image is proposed in this paper and is applied in a relatively large study area.The normalized difference vegetation index (NDVI) threshold was set to remove vegetation objects and obtain landslide candidates.Then,the spectral characteristics,texture,terrain features and context of the image were used to build indicators to gradually separate the landslide from false positives.The small scale chessboard segmentation was conducted to further eliminate vegetation objects and get the landslide objects.The object\|oriented detection results show that the adopted method can recognize about 95% of the landslides in the study area.When considering the landslide excessive detection and omissions,the landslide detection quality percentage of the proposed method is 74.04%.Hence,the method proposed in the article can help to rapid assess landslide disasters caused by earthquakes or heavy rainfalls,providing a reference for post\|disaster emergency relief and reconstruction work.