發(fā)布時間：2017-12-17 01:32

  本文關(guān)鍵詞：南京市典型區(qū)域城市綠地的多尺度分割優(yōu)化

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【摘要】：城市綠地作為城市生態(tài)系統(tǒng)的有機組成部分,在建設(shè)生態(tài)城市、提高城市空氣質(zhì)量和保持居民身心健康中起到舉足輕重的作用。因此,對于城市綠地的研究引起了廣泛關(guān)注。高分辨率遙感技術(shù)和面向?qū)ο髨D像分析技術(shù)的不斷發(fā)展,克服了傳統(tǒng)城市綠地監(jiān)測方法耗時耗力、效率低下、獲得數(shù)據(jù)精度低的缺點,為精確的城市綠化調(diào)查提供了數(shù)據(jù)支撐,成為主要的城市綠化調(diào)查手段。高分辨率遙感圖像中的城市綠地往往會表現(xiàn)出明顯的多尺度特性,圖像分割產(chǎn)生的綠地對象并不一定與真實地物相對應(yīng)。對分割結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,建立圖像對象與真實地物之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,是面向?qū)ο蟮某鞘芯G地信息提取亟待解決的問題。本文依據(jù)國家自然科學(xué)基金項目"集成場景先驗知識的高分辨率遙感圖像語義分割"(項目編號41601366)對高分辨率遙感圖像多尺度分割優(yōu)化的研究需求,以IKONOS高分辨率遙感圖像為數(shù)據(jù)資料,選取南京市城市綠地典型區(qū)域為研究區(qū),在研究城市綠地圖像表征的基礎(chǔ)上,開展適合城市綠地的多尺度分割和多尺度優(yōu)化技術(shù)的研究。論文主要的研究內(nèi)容和結(jié)論包括:(1.)城市綠地的圖像表征。對城市綠地的功能性和幾何特征的分析表明,.根據(jù)功能的不同,城市綠地在幾何形狀上可以分為點狀綠地、面狀綠地和帶狀綠地,不同形狀的綠地在高分辨率遙感圖像中相互依存,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,為圖像的分割和優(yōu)化帶來困難;通過采集典型樣本,分析了研究區(qū)各類地物的光譜響應(yīng)特征和NDVI的分布特點,結(jié)果顯示相比DN值,NDVI對于城市綠地的區(qū)分性更強;城市綠地具有明顯的多尺度特性,由于面積差異和空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的不同,單一尺度的分割結(jié)果無法同時實現(xiàn)城市綠地的最優(yōu)表達(dá),多尺度分割結(jié)果中綠地的尺度分析結(jié)果表明,綜合多尺度分割結(jié)果,進(jìn)行跨尺度的尋優(yōu),有望使不同粒度的綠地分別在其最優(yōu)尺度下被表達(dá)。(2)城市綠地的多尺度分割。針對城市綠地的圖像特點,提出一種基于區(qū)域合并的多尺度分割算法。具體由區(qū)域生長得到初始過分割結(jié)果,基于初始分割結(jié)果構(gòu)建區(qū)域鄰接圖,根據(jù)城市綠地的幾何特征設(shè)定合并準(zhǔn)則,制定基于優(yōu)先級隊列的合并策略,設(shè)置尺度參數(shù)序列,進(jìn)行區(qū)域合并,得到邊界嵌套的多尺度分割結(jié)果,構(gòu)建多尺度模型,并使用對象尺度樹建立起地表對象在不同尺度分割結(jié)果之間的上下文關(guān)系,為之后的跨越多個尺度的優(yōu)化提供可能。(3)城市綠地的多尺度優(yōu)化。設(shè)計針對城市綠地的多尺度優(yōu)化算法,首先,利用優(yōu)化指標(biāo)從多尺度分割結(jié)果中選取全局最優(yōu)分割結(jié)果;其次,對全局最優(yōu)分割結(jié)果中的對象進(jìn)行劃分,得到欠分割部分和最優(yōu)分割部分,使用對象尺度樹對欠分割部分進(jìn)行優(yōu)化;最后,經(jīng)過優(yōu)化的欠分割部分和最優(yōu)分割部分進(jìn)行信息復(fù)合,得到最終的多尺度優(yōu)化結(jié)果。對多尺度優(yōu)化算法的有效性進(jìn)行定性和定量的分析,并使用監(jiān)督評價指標(biāo)對多尺度分割結(jié)果和多尺度優(yōu)化結(jié)果的精度進(jìn)行評價,結(jié)果表明:多尺度優(yōu)化算法可以有效的識別最優(yōu)分割和欠分割,并將欠分割區(qū)域中的綠地對象分離出來,從而減少全局最優(yōu)分割結(jié)果中的綠地分割錯誤;監(jiān)督評價的結(jié)果顯示,多尺度優(yōu)化算法能夠綜合不同尺度的分割結(jié)果,同時實現(xiàn)不同粒度綠地對象的最優(yōu)表達(dá),相比多尺度模型中任意尺度的分割結(jié)果,多尺度優(yōu)化結(jié)果擁有更高的分割精度。論文以城市綠地為研究對象,分析了其在高分辨率遙感圖像中的多尺度特性,根據(jù)綠地的光譜響應(yīng)、幾何形狀和空間上下文關(guān)系等特征,設(shè)計針對城市綠地的多尺度分割算法和多尺度優(yōu)化算法,實現(xiàn)了城市綠地的多尺度分割優(yōu)化,為遙感圖像多尺度分割優(yōu)化的研究提供新思路,具有一定理論和應(yīng)用創(chuàng)新性。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P237

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1298272