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基于時(shí)間序列GF-1遙感影像林分類型的分類研究

發(fā)布時(shí)間：2020-07-22 11:04

【摘要】：森林類別是林業(yè)資源管理與監(jiān)測(cè)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一,是林業(yè)建設(shè)各項(xiàng)決策的重要依據(jù),能夠準(zhǔn)確、快速地獲取森林類別信息一直是林業(yè)工作者的研究重點(diǎn)。時(shí)間序列影像能夠反映植被的物候信息,有助于大幅度提高植被聚類精度,尤其對(duì)于單時(shí)相影像上生長(zhǎng)特性相似的樹種效果尤其明顯,利用多時(shí)相或者時(shí)間序列的遙感影像中體現(xiàn)出的植被時(shí)間特性進(jìn)行植被分類,一直是遙感植被分類中的重要研究方向和研究熱點(diǎn)。利用遙感影像時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行地物分類的關(guān)鍵是兩序列的相似性分析,動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法(DTW,Dynamic Time Warping)能夠解決不等長(zhǎng)時(shí)間序列的匹配問題,且能夠抵抗由于云等噪聲造成的時(shí)間序列中出現(xiàn)的異常值,從而取得更好的相似特征匹配效果。本文基于6景時(shí)間序列GF-1影像數(shù)據(jù),分別采用DTW和歐式距離(ED,Euclidean distance)進(jìn)行時(shí)間序列的相似性度量,分別將DTW距離和ED距離運(yùn)用到K-Means算法中完成對(duì)圖像林分的聚類,得到不同的初步林分類型聚類結(jié)果,最后初步聚類結(jié)果進(jìn)行錯(cuò)分“椒鹽”像元識(shí)別,然后利用加權(quán)K近鄰方法進(jìn)行林分類型再判斷,完成影像分類后處理,最后對(duì)后處理過的分類結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證和比較。研究結(jié)果表明:(1)8個(gè)樹種在GF-1影像的藍(lán)、綠、紅、近紅以及NDVI時(shí)間序列具有可區(qū)分差異,可見光波段(藍(lán)、綠、紅)對(duì)于樹種分類的貢獻(xiàn)率主要體現(xiàn)在冬季到生長(zhǎng)季初期時(shí)間段(2月到5月);而近紅外波段正好相反,其對(duì)樹種分類的主要貢獻(xiàn)時(shí)段是在生長(zhǎng)季(6月到9月)過程中,冬季基本不能作為分類特征,說明對(duì)GF-1遙感圖像時(shí)間序列進(jìn)行林分類型分類的可行性。(2)基于CD-K Means的時(shí)間序列遙感影像樹種聚類結(jié)果,總分類精度為90.84%,Kappa系數(shù)為0.88�；贒TW-K Means距離的時(shí)間序列遙感影像樹種聚類結(jié)果,總分類精度為92.21%,Kappa系數(shù)為0.90,DTW-K Means方法對(duì)時(shí)間序列遙感影像樹種分類能夠達(dá)到很好的效果,且優(yōu)于CD-K Means方法。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S771.8
【圖文】：

位置,黃檗,胡桃楸,自育

黃檗林，該林是在 1952 年春季用本校自育的 1 年生小苗穴狀定植，定植密度為1.5m×1.5m，成活率在 90%。前 3 年按常規(guī)方法除草、松土、澆水，增加透光性。經(jīng)53 年林木生長(zhǎng)較好，茂密成林，現(xiàn)在林分郁閉度 0.7 以上，外貌基本整齊，喬、灌、草等層次十分分明，具備森林景觀特色。2005 年調(diào)查顯示，能夠達(dá)到在 0.5hm2內(nèi)有黃檗385 株，黃檗平均樹高 14m，黃檗平均胸徑 14cm，黃檗最大胸徑為 26cm，黃檗活立木蓄積量 29.65m2，證明在哈爾濱市區(qū)內(nèi)黑土地黃檗可以營造成林。胡桃楸林，哈爾濱實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)的胡桃楸是在 1951 年春季本校自育的生實(shí)生苗造林，定植密度為 0.75m×1.5m，當(dāng)年的成活率為 80%。前 3 年按常規(guī)方法除草、松土、和澆水，1965 年又進(jìn)行了間伐撫育，以增加透光和營養(yǎng)面積。歷經(jīng) 55 年培育種植，該林生長(zhǎng)繁茂，林分郁閉度 0.8 左右，喬、灌、草層次十分明顯，外貌基本整齊，具備森林景觀特色。2005 年調(diào)查顯示，能夠達(dá)到在 0.5hm2內(nèi)有胡桃楸 200 株，胡桃楸平均樹高18m，胡桃楸平均胸徑 20cm，胡桃楸最大胸徑為 32cm，胡桃楸活立木蓄積量 48.01m2，比林區(qū)同齡林分生長(zhǎng)量低。