基于多尺度层的遥感影像分类问题研究

近年来,基于面向对象的遥感影像分类方法已经被广泛使用,这种方法与传统的基于像元的分类方法相比较,精度较高,是以对象作为分类的最小单元,所以,对于面向对象的分类方法其关键就是如何获取较高精度的对象,本文是在对遥感影像进行不同尺度分割的基础上,得到不同尺度的对象,然后依据对象的分割精度,选择相应尺度再进行分类。实验证明,这种方法可以有效提高遥感影像的分类精度。     

应用基于纹理的面向对象分类模糊方法提取水田信息

针对面向对象分类方法进行图像处理时出现大量冗余多边形及其分类结果出现斑点等不足,提出基于纹理特征的分割方法。先对原始图像进行纹理增强、主成分分析、低通滤波和图像分割等预处理,得到原始图像的纹理特征二值图;将二值图作为独立波段与其他波段进行假彩色合成,得到纹理增强图,再对其进行多尺度分割和模糊分类。以南京市浦口区2002年9月SPOT图像为例,分别利用上述两种方法提取图像中的水田信息,基于纹理特征的分割方法克服了面向对象分类方法的不足,并且由于在进行模糊分类时分割出的对象大量减少,一定程度上减小了确定模糊区间的难度,较好地提取出水田信息,提高了图像的分类精度。     

面向对象的湿地景观遥感分类——以杭州湾南岸地区为例

在ENVIEX软件的Feature Extraction平台上,利用LandsatTM影像数据,采用面向对象方法对杭州湾南岸地区湿地景观进行遥感影像分类;通过与基于最大似然法、人工神经网络法、支持向量机法等传统像元方法的相应分类结果进行比较,系统分析了面向对象方法在中低分辨率遥感影像的湿地景观生态分类中的有效性。研究结果表明:①较之单一依据像元光谱值进行分类的传统方法,面向对象方法综合考虑了对象的光谱、空间、纹理、色彩等多种属性特征,因而对于类型复杂多样、分布界限模糊、光谱混淆与混合像元现象严重的沿海滩涂、湖泊、河流等湿地景观具有更好的鉴别能力,也因此获得更高的分类精度(研究区景观分类总精度为88.80%,Kappa系数为0.8765);②面向对象方法在分类中提取的是由同质性像元组成的"对象",且在合理的影像分割下得到的对象破碎化程度较低,因而能在较大程度上减小分类结果中的"椒盐噪声"干扰;而基于像元方法提取的景观类型以离散像元形式组成,难以清晰表征景观的边界、形状等信息,所以分类结果中会有明显的噪声现象;③影像分割在运用面向对象方法进行遥感影像分类过程中具有重要影响,实验结果表明,60%的分割尺度和归并尺度组合较有利于中低分辨率影像的遥感分类;④面向对象分类过程中诸如影像分割精度的评价、最优分割尺度的选取、特征空间的优化等问题,则有待今后进一步探讨。     

高分辨率遥感影像多尺度分割参数优化及其在面向对象分类中的应用

分割和分类是面向对象分类方法的2个基本步骤,分割的效果会直接影响分类的精度。因此本研究以福建省平潭岛的SPOT-5高空间分辨的遥感影像为研究数据,利用正交试验的方法探究该区域多尺度分割的最优参数,并建立分类规则进行分类。最后将基于像元的监督分类与面向对象的分类方法进行比较分析,得到的总体精度分别为77.50%和89.00%。结果表明,由于面向对象的分类方法能更充分的利用影像的光谱信息、几何结构和纹理特征,在高空间分辨率的遥感影像分类中更具有发展前景。     

城市植被尺度鉴别与分类研究

城市地物具有多尺度分布特点,尺度鉴别与确定是分类的前提。提出改进的面积相对差指标,根据城市植被的分布状态确定最优分割尺度。采用面向对象方法,利用对象的光谱和空间信息对高空间分辨率影像进行植被分类。与基于像元的传统光谱分类方法和单尺度分类结果比较,最优分割尺度的鉴别和面向对象的分类方法分类精度较高,6种城市植被的分类总精度达85.5%,Kappa系数为0.83;同时有效抑制了光谱数据分类中存在的地物破碎问题。     

基于QuickBird卫星数据的土地利用分类规则集研究

以天津滨海新区为实验区,研究面向对象技术的高分辨率遥感影像土地利用分类规则集。针对耕地、草地、水域、建设用地、交通运输用地、空闲地的特征差异,综合多尺度的分割特征,尝试不同的分割尺度,最终选定两个最优分割层次,即大尺度层次(分割尺度为400)和小尺度层次(分割尺度为240)。采用有效的特征参数,包括自定义的特征增强参数(NDVI参数、色度放大函数)以及最大差异特征参数、面积参数、不对称性参数、标准差参数,确定各特征的隶属度函数,最终建立分类规则集;应用该分类规则集,通过图层间信息的传递与合并,对实验区的QuickBird(QB)遥感影像进行土地利用分类,精度达86.98%,有效避免了椒盐现象。实验证明了面向对象的遥感影像分类方法可充分利用高分辨率影像丰富的信息,有效地提高分类精度。     

基于高分一号影像的土壤盐渍化信息提取方法

目前土壤盐渍化遥感监测主要使用中低分辨率遥感影像,存在对土壤盐渍化细节信息监测能力不足的问题。通过使用国产"高分一号"卫星高分辨率遥感影像(GF-1 PMS),基于先进的面向对象方法和最大似然法进行了盐渍化信息提取,并比较了两种方法的提取效果,此外,又同Landsat8 OLI的提取结果进行了比较。通过对两种分类方法、两种最新传感器提取结果的比较,可以得出:国产高分一号影像在土壤盐渍化信息提取方面有着巨大的潜力,就提取方法而言,同最大似然法相比,面向对象方法精度更高,更适用于GF-1 PMS影像的盐渍化信息提取,面向对象法的总体精度和Kappa系数为92.94%和0.91,而最大似然法的总体精度和Kappa系数为87.78%和0.77,面向对象方法的精度高出了约5个百分点;就分辨率而言,同Landsat8 OLI影像相比,Landsat8 OLI影像分类精度只有63.47%,而GF-1 PMS高分辨影像分类精度要高很多,盐渍化信息细节描述更充分,可提取出受到盐渍化影响的植被信息,对农田尺度盐渍化遥感监测研究有重要意义,也对拓展国产高分一号影像GF-1 PMS的应用范围是有益的。     

辅以NDVI/DEM的面向对象木薯提取方法研究——以广西壮族自治区武鸣县为例

木薯作为重要的非粮能源作物,因其种植分散、与易混淆作物缺乏生长时相差,从而导致其种植分布信息难以正确获取,一直是困扰木薯乙醇资源正确评估的技术问题。该研究以广西壮族自治区武鸣县为研究区,应用高分辨率RapidEye影像数据,探讨利用面向对象分类方法合理提取木薯种植面积及其空间分布信息。研究表明,将归一化植被指数(NDVI)和数字高程数据(DEM)应用于遥感影像的多尺度分割,并结合基于隶属度函数和阈值的面向对象分类方法,提取木薯种植面积的精度达85%,分类精度(以Kappa系数表示)为0.9。相比最大似然监督分类方法和未辅以NDVI/DEM的面向对象分类方法,该方法的总精度分别提高了5%和12%,Kappa系数分别提高了0.2和0.3。因此,NDVI和DEM数据参与影像分割的面向对象的信息提取方法,可以有效地提高遥感图像分类的精度,并为提取种植分散、与相关植被时相差异小的作物的空间分布提供了有效的技术借鉴。     

面向对象的高分辨率影像城市建筑物提取

依据高分辨率遥感影像的特点,采用面向对象方法提出"自下而上"的多尺度分割方法,即按照由小尺度分割至大尺度分割的顺序,并结合掩膜操作对山东师范大学IKONOS影像进行了建筑物提取试验。结果表明,该方法较传统的"自上而下"的尺度分割方法精度有显著改善,其分类结果形状较为规整,更接近实际地物。     

基于GF-1卫星数据的面向对象的民勤绿洲植被分类研究

以民勤绿洲为研究区,以GF-1遥感影像为数据源,采用面向对象的分类方法,结合分层技术,对影像逐级进行分类,以获取植被信息。根据归一化植被指数（NDVI）阈值区分植被与非植被,分割尺度为10;使用归一化水体指数（NDWI）阈值提取非植被中的水体,分割尺度为35;利用野外采样点获取的训练样本,将植被进一步分为耕地、林地和草地,分割尺度为25。总体分类精度达到83.02%,Kappa系数为0.745 1,比较基于象元的监督分类,其总体分类精度为69.37%,Kappa系数为0.497 0,表明面向对象的分类方法在干旱区绿洲植被信息的提取上较传统的基于象元的分类方法更有优势,分类精度更高。     

红树林空间分布信息遥感提取方法

在区域尺度下,探索提取不同林分结构和滩涂裸露状况下红树林空间分布遥感信息的适用方法。选择ALOS PRISM/AVNIR-2为数据源,以广西北部湾两个红树林典型分布区作为实验区,第一个实验区是红树林茂密、滩涂裸露的区域,第二个实验区是红树林稀疏、低矮和滩涂不完全裸露的区域,分别采用了植被指数、监督分类、非监督分类和面向对象分类方法,进行实验。研究结果表明,在第一个实验区,用RVI、NDVI、SAVI、DVI、监督分类、非监督分类和面向对象方法进行遥感分类的总体精度分别为95.3%、94.3%、92.3%、93.3%、96.0%、97.0%和94.0%,说明这几种方法都可以较精确地提取红树林信息,其中非监督分类的结果相对较好;在第二个实验区,植被指数不能精确提取红树林信息,监督分类、非监督分类和面向对象分类的总体精度分别为92.7%、85.7%和89.3%,以监督分类的结果最好。因此,监测区域尺度的红树林,必须根据具体海湾或地段红树林的林分结构特点、成像时刻的潮位高度、红树林在遥感图像上的表征,选用适合的方法,才能确保红树林信息提取精度。在采用多源遥感数据进行红树林动态监测中,综合运用植被指数、监督分类、非监督分类、面向对象分类和图像解译方法,可以准确提取红树林信息。此外,对于斑块破碎、林木低矮且相当部分稀疏的广西北部湾乃至南中国海红树林遥感信息提取,适用的遥感图像空间分辨率应小于5m,以小于3m更适宜。     

基于高空间分辨率遥感影像的湿地信息提取技术研究

如何利用遥感技术获取高精度的湿地信息是湿地遥感研究中的重要内容之一.基于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,综合利用遥感数据的光谱信息、纹理特征、拓扑关系等信息进行多尺度分割,通过对对象的目视解译建立隶属度函数,并结合最邻近分类法,获取湿地信息.并以福建省闽江口湿地为例,采用高分辨率的SPOT5影像数据,研究表明：利用面向对象的方法对SPOT5遥感影像进行湿地信息的提取精度达到90.40%,为湿地信息的提取又提供了一个有效的方法.     

面向高分辨率遥感影像分类的多尺度光谱-空间-语义特征融合

在核函数集成SVM分类框架下,提出一种融合多尺度光谱-空间-语义特征的高分辨率遥感影像分类方法。首先,以多尺度影像分割集为基础,利用潜狄利克雷分配模型对分割图斑的语义特征进行建模,并结合原始影像的光谱特征以及分割图斑内的空间均值特征,在不同分割尺度下分别开展光谱-空间-语义特征的多核函数融合分类;然后根据多数投票法原则在决策级集成多尺度分类结果,通过最小尺度下的分割影像实现像素级分类结果至面向对象分类结果的转化。不同场景和分辨率数据下开展的实验结果表明,该分类方法能够实现分类结果的自适应平滑分类,并在一定程度上提高建筑物和道路等"同谱异物"地物的区分能力,分类总体精度由基于光谱特征SVM的66.7%和63.7%提升至86.8%和87.2%。     

面向对象方法在SPOT5遥感图像分类中的应用--以北京市海淀区为例

SPOT5图像的空间分辨率高,局部异质性较大,采用基于像元的传统方法分类精度低,难以满足实际应用的需要。以北京市海淀区SPOT5图像为例,应用面向对象方法对其进行分类试验,并将该方法与传统基于像元方法的分类结果进行对比分析。结果表明:利用面向对象方法对SPOT5遥感图像进行分类,不仅使分类结果具有丰富的语义信息,有效抑制“椒盐现象”的发生,还可以显著提高分类精度。     

基于GF-1遥感影像的艾比湖区域田间尺度土壤盐渍化监测方法

土壤盐渍化是制约农业生产和发展的主要障碍。目前土壤盐渍化的遥感监测主要基于中、低分辨率卫星影像,并采用传统的基于像元分类方法,对盐渍化信息的细节描述不足,监测精度不高。本文使用国产GF-1影像,结合自上而下的多尺度分割技术和面向对象的信息提取技术,针对田间尺度下的盐渍化信息进行精确地提取、分类,并与传统分类方法进行了对比。结果表明：面向对象法和最大似然法的分类总体精度分别为92.72%和84.31%,Kappa系数分别为0.90和0.78。该技术能准确提取田间尺度下的盐渍地信息,在未来的农田盐渍化高精度监测研究中具有一定应用价值和发展潜力。     

基于面向对象方法和多时相HJ-1影像的湿地遥感分类——以完达山以北三江平原为例

以中国东北地区完达山以北三江平原(下简称小三江平原)为研究对象,利用2010年多时相HJ-1A卫星和HJ-1B卫星CCD影像作为分类数据源,结合野外调查数据,应用多尺度分割算法,根据影像的丰富信息和物候、时相等特征,采用面向对象的分类方法,进行小三江平原的湿地遥感分类。结果表明,湿地二级分类的总体精度为85.45%,总体Kappa系数为0.81。小三江平原湿地主要分布在低洼地区,总面积为9084.16km2;其中,天然湿地面积为2635.09km2,人工湿地面积为6449.07km2。集中分布的水田是小三江平原最主要的景观类型;天然湿地主要分布在自然保护区、河岸附近和国界周围;其中,草本沼泽面积最大。本研究表明,面向对象的分类方法能够有效利用遥感影像提供的丰富信息,产生较高的分类精度;对于中分辨率遥感影像不同分割尺度的组合使用有利于湿地信息的提取。降雨量较多、较少月份影像的选取和物候规律的利用是提取湿地信息的关键。多时相遥感影像数据的使用,改善了洪泛湿地和森林沼泽的分类效果,尤其是水田边界的划分;同时可以提高湿地分类精度。基于面向对象的遥感方法,利用多时相的中分辨率遥感影像,能够获取较高精度的湿地分布信息,是一种成本较低且行之有效的技术手段。     

震害损毁建筑物高分辨率遥感信息提取方法

利用高分辨率遥感数据,针对“512”地震中都江堰紫坪铺镇震害损毁建筑物的特征,研究了基于像元和面向对象两种快速提取方法.基于像元提出了基于“多层次区域分割”的震害损毁建筑物提取方法,与传统的分类提取方法相比,它体现着面向对象分析方法中的多层、分割思想.面向对象,利用多尺度分割思想,按照分割尺度的大小建立了三层体系结构,根据每一层的特征提取不同地物类别,分析其光谱、纹理、形状、上下文关系、空间位置等特征,建立各自的模糊判定规则,进行损毁建筑物的提取.分别从提取精度、目视效果和方法原理三方面对两种提取结果进行综合比较,结果显示:两种方法均能快速、准确地提取震害损毁建筑物信息,而面向对象提取方法成功地抑制了由于单个像元光谱异质性大而导致的高光谱遥感分类“胡椒盐”噪声,有效地解决了基于像元方法中存在的“同物异谱,同谱异物”现象,其总体精度(90.38％)比基于像元方法的总体精度(76.84％)更高.     

利用面向对象的信息提取技术进行城市用地分类

针对城市用地分类问题,利用面向对象的高分辨率影像信息提取技术,对高分辨率影像进行影像分割,寻找影响对象提取精度的最优分割尺度,在得到最优分割尺度的基础上针对研究区城市用地的特点,有针对性地建立不同对象的提取规则,实现对目标对象的信息提取,从而形成最终的城市用地分类图,并将其与基于像元的光谱信息分类的方法进行对比,结果表明:视觉方面,面向对象信息提取技术克服了监督分类最大似然方法仅利用光谱信息分类的缺陷,充分考虑了像元间的空间关系特点,有效消除了"椒盐"噪声的影响;精度方面,面向对象信息提取技术的总体精度高达86.1166%,比最大似然法的总体精度提高了9.8851%,KAPPA系数也高达0.8131。     

基于面向对象方法的高分辨率遥感影像城市用地分类研究

对城市用地类型进行研究,能够为城市土地的合理规划、布局及管理提供信息支撑.本文采用基于面向对象的影像分析技术依据多尺度影像分割结果,对呼和浩特市城市中心区用地进行分类研究.试验表明这种分类方法不仅速度快而且精度高,为高分辨率遥感影像城市用地分类研究提供了新思路.     

应用“北京一号”遥感数据计算官厅水库库滨带植被覆盖度

“北京一号”卫星是拥有多方面技术优势的一颗对地观测小卫星。本文在运用“北京一号”、SPOT5、QuickBird遥感图像对官厅水库库滨带植被覆盖度进行综合监测的基础上,对三种不同分辨率的遥感图像进行基于统计的尺度转换,并应用尺度转换的结果修正了“北京一号”图像提取的植被覆盖度。经检验,运用SPOT5和QuickBird图像对“北京一号”图像进行像元分解,将统计结果与“北京一号”图像的提取信息建立统计模型,应用该统计模型可以有效地提高“北京一号”图像提取植被覆盖度的精度。对湿生植被进行样方调查,结果证明运用像元分解和统计模型的方法使“北京一号”提取植被覆盖度的精度较运用植被指数转换模型的计算精度提高了22.7%。应用该方法可以更有效地运用“北京一号”遥感数据进行连续、大面积的植被监测。