基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的遙感影像人工草地提取研究.pdf

1、我國草地面積遼闊，草地既是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，又是維護(hù)陸地生態(tài)環(huán)境的天然屏障。同時草地也是比較脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，我國天然草地面臨著面積減少、質(zhì)量下降、草畜矛盾尖銳等問題，僅依賴天然草地已不足以達(dá)到發(fā)展畜牧業(yè)、維護(hù)生態(tài)平衡的要求。而人工草地因其生態(tài)和經(jīng)濟(jì)雙重功能在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要地位和作用，因此適度發(fā)展人工草地勢在必行。但如何構(gòu)建一個合理的人工草地提取模型，準(zhǔn)確、及時地獲取人工草地的地理位置、面積以及分布范圍等基本數(shù)據(jù)，對于人工草

2、地的建設(shè)和擴(kuò)大具有重要的現(xiàn)實意義和理論價值。
　　遙感監(jiān)測具有面積大尺度、時間小尺度的特點，能夠?qū)崟r把握草地資源的狀況，為草地的動態(tài)監(jiān)測與分析管理提供了有力支持。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基于集合論方法，可通過膨脹、腐蝕、開運算、閉運算等運算實現(xiàn)圖像的分析與處理，從而獲得受噪聲干擾較小、圖像邊界清晰的遙感梯度影像，達(dá)到遙感影像邊緣檢測的效果。同時，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法中的結(jié)構(gòu)元素的合理選取是對物體幾何形狀定量描述的有力手段，它可用來分析圖像中目標(biāo)的幾何

3、特征和結(jié)構(gòu)形態(tài)，達(dá)到提取圖像目標(biāo)信息的目的。
　　本文以內(nèi)蒙古自治區(qū)太仆寺旗研究區(qū)，基于Landsat8 OLI遙感影像，采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法構(gòu)建了太仆寺旗人工草地提取模型。首先，對影像進(jìn)行了輻射定標(biāo)、大氣校正、NDVI的計算等預(yù)處理。其次，通過分析人工草地的幾何特征，采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法對圖像進(jìn)行了邊緣檢測，得到了邊緣梯度圖，進(jìn)而對其進(jìn)行二值化處理。然后，在二值圖像上，基于圓環(huán)形結(jié)構(gòu)元素構(gòu)建了人工草地提取模型，提取出了形狀規(guī)則的圓形

4、人工草地，與實際人工草地數(shù)目與面積進(jìn)行比較，驗證了提取模型具有較高的精度。同時，對于部分形狀不規(guī)則的人工草地，本文選取BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以上述形狀規(guī)則的人工草地及部分非人工草地對應(yīng)的影像數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，再以整幅影像數(shù)據(jù)為測試集，經(jīng)過訓(xùn)練、測試仿真，提取了整幅影像的人工草地，使得算法精度達(dá)到了更高要求。
　　本文構(gòu)建的基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的人工草地提取模型有效地提取了太仆寺旗的人工草地，其提取精度較高，按照數(shù)目統(tǒng)計達(dá)83.56％，按照面積統(tǒng)計