基于GF-2遙感影像的城鎮(zhèn)地物信息提取分割尺度研究.pdf

1、隨著國產(chǎn)“高分”系列衛(wèi)星的相繼發(fā)射及其數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，我國高分辨率遙感衛(wèi)星應(yīng)用時(shí)代的大幕已經(jīng)開啟，如何更加充分地挖掘國產(chǎn)高分辨率遙感影像的應(yīng)用潛力，多角度發(fā)揮相關(guān)遙感數(shù)據(jù)的巨大作用，是我國科研領(lǐng)域及相關(guān)工作人員們刻不容緩的責(zé)任。就目前“高分一號”影像的應(yīng)用情況而言，針對“高分二號”影像的應(yīng)用開發(fā)是一個(gè)極具發(fā)展?jié)摿拓酱鉀Q的科學(xué)問題。相對于中低分辨率遙感影像而言，高空間分辨影像具有地物信息復(fù)雜且細(xì)致，布局清晰，幾何、光譜、紋理等信息也更

2、加精確等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的基于像素的信息提取方法，無論是對影像包含信息的利用程度、處理效率，還是提取精度等方面都無法使高分辨影像得到應(yīng)有的發(fā)揮。而目前憑借其高度精度和高效率等特點(diǎn)，利用面向?qū)ο蠓椒▉磉M(jìn)行信息提取已成為大勢所趨。其處理對象并非一個(gè)個(gè)孤立的象元，而是具有多種語義特征及關(guān)系特征的“同質(zhì)”多邊形，運(yùn)用得當(dāng)則能一定程度上減少圖像的破碎和“椒鹽噪聲”的發(fā)生，而分割尺度系則是影響面向?qū)ο蠹夹g(shù)發(fā)揮好壞的關(guān)鍵因素。因此，如何通過分割尺度優(yōu)化等技

3、術(shù)改進(jìn)讓面向?qū)ο蠹夹g(shù)優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，成為該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。與此同時(shí)，隨著我國新型城鎮(zhèn)化道路的不斷推進(jìn)，如何及時(shí)、全面地掌握城區(qū)及周邊地物細(xì)節(jié)信息，對科學(xué)規(guī)劃城鎮(zhèn)、合理產(chǎn)業(yè)布局、完善“智慧城市”與“大數(shù)據(jù)”體系等發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義。
　　本文在前人研究面向?qū)ο蠓椒ǖ幕A(chǔ)上，充分挖掘高分二號影像中各類相關(guān)信息，對面向?qū)ο蠓椒ㄖ械年P(guān)鍵技術(shù)——分割尺度進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)，并結(jié)合多特征集合的構(gòu)建等手段提出了一套針對高分二號影像的城鎮(zhèn)信息提取方

4、法，經(jīng)過驗(yàn)證行之有效。本研究以新疆伊犁州特克斯八卦古城為典型研究區(qū)，針對城區(qū)地物的信息復(fù)雜，信息提取難度大，精度低的問題，致力于以分割尺度為突破口，進(jìn)一步提高面向?qū)ο蠓诸惙椒ǖ男Чc精度，期望能為面向?qū)ο蠹夹g(shù)的有效改善、新疆城區(qū)地物信息提取等工作提供一定的科學(xué)參考。本文的主要研究如下：
　　1、圖像的分割是面向?qū)ο蠹夹g(shù)中的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，其分割質(zhì)量的好壞，將直接影響信息提取的精度。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，利用多尺度分割方法進(jìn)行圖像分割

5、，該方法適合面向?qū)ο蠹夹g(shù)，所得影像分割對象較符合地物實(shí)際邊界。
　　2、多尺度分割中分割尺度的選擇對信息提取結(jié)果有著重要影響。為了解決面向?qū)ο蠓诸愔谐Ｒ姷摹扒贩指睢迸c“過分割”等問題，本文在總結(jié)了前人選取最優(yōu)分割尺度方法的基礎(chǔ)上，首先利用ESP對分割尺度進(jìn)行大概范圍的粗篩選；再利用不同分割尺度下地物光譜亮度均值標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)一步縮小尺度范圍；最后通過人機(jī)交互的控制實(shí)驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)確定各分割參量和最終確定各層即各類地物的最優(yōu)分割尺

6、度。
　　3、對原圖進(jìn)行了復(fù)合最優(yōu)多尺度分割后，需要對面向?qū)ο蠹夹g(shù)的另一重要部分--特征參數(shù)的選擇提高重視，為使各地物的相關(guān)特征完備的同時(shí)盡可能保持在不造成冗余的范圍之內(nèi)，本文利用最鄰近分類器原理，先將選擇的全部相關(guān)參量進(jìn)行篩選，并通過試驗(yàn)最終確定個(gè)別組為最優(yōu)特征，再利用這些特征進(jìn)行閾值和隸屬度函數(shù)的調(diào)試，確定分類規(guī)則并提取目標(biāo)信息。
　　4、在信息提取的過程中，由于各地物幾何、光譜、紋理特性等不同，則先通過相關(guān)分析和人工判

7、斷將地物類型分層進(jìn)行提取，對每一層選擇最適合的分割尺度；再根據(jù)地物類型的不同按不同的特征參量進(jìn)行提取，爭取把錯(cuò)分漏分現(xiàn)象降到最低，將分類精度提到最高；最后將分類結(jié)果與相同實(shí)驗(yàn)條件下的監(jiān)督分類結(jié)果做初級精度對比，再利用控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分割尺度與多特征集合對分類結(jié)果的影響以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步對比分析，驗(yàn)證該技術(shù)改善的有效性。
　　5、我國城鎮(zhèn)化的發(fā)展離不開遙感技術(shù)，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)將高分辨率遙感影像應(yīng)用在城區(qū)地物分類、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、環(huán)境資料調(diào)查