基于多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)的作物早期識(shí)別
發(fā)布時(shí)間:2021-06-19 13:47
獲取準(zhǔn)確的農(nóng)作物種植分布是農(nóng)作物生長監(jiān)測、產(chǎn)量預(yù)估的基礎(chǔ)。多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)能夠描述不同作物物候特征的差異,已廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物種植面積提取。本文針對(duì)農(nóng)作物種植面積早期提取的需求和普遍存在的遙感數(shù)據(jù)缺失、地面樣本缺乏等實(shí)際問題,從評(píng)估數(shù)據(jù)合成的時(shí)間長度,提出新的農(nóng)作物識(shí)別方法等方面開展30m分辨率農(nóng)作物早期識(shí)別研究,為大區(qū)域農(nóng)作物種植面積的遙感提取提供了新的思路;诒狙芯渴褂玫难芯繀^(qū)和數(shù)據(jù),得出如下結(jié)論:(1)通過比較不同時(shí)間序列密度對(duì)作物早期識(shí)別的影響,表明日合成的時(shí)間序列數(shù)據(jù)在識(shí)別作物時(shí)獲得的分類精度最高,16天合成時(shí)間序列獲得的作物識(shí)別精度與8天合成時(shí)間序列類似。由于在實(shí)際情況下難以每天獲得10~30m分辨率的多光譜遙感數(shù)據(jù),本研究推薦16天合成的方法生成多光譜時(shí)間序列數(shù)據(jù)。(2)本研究評(píng)估了不同的特征對(duì)作物識(shí)別的貢獻(xiàn),結(jié)果表明近紅外波段和NDVI對(duì)作物分類的貢獻(xiàn)最大。同時(shí),本研究基于參考時(shí)間序列提出了改進(jìn)的免疫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(IAIN)方法,該方法具備處理不完整時(shí)間序列的能力。在此基礎(chǔ)上證明較短的時(shí)間序列數(shù)據(jù)可以在研究區(qū)的主要作物收獲前4~6周獲得較準(zhǔn)確的識(shí)別結(jié)果,其分類精度達(dá)95%左右...
【文章來源】:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖2-1研宂區(qū)位置示意圖??注:圖中影像為2011年7月Landsat數(shù)據(jù)??
收集地面數(shù)據(jù)。在野外調(diào)查時(shí),用GPS記錄每個(gè)地塊邊界的經(jīng)緯度范圍,并將??作物的類別記錄為屬性信息。隨后Google?Earth影像將所有地塊邊界轉(zhuǎn)換為多邊??形,再根據(jù)Landsat數(shù)據(jù)的格網(wǎng),將多邊形轉(zhuǎn)換為象元(圖2.4)。最后,所有??地塊邊界處的象元均被刪除,以確保所有樣本都是純作物象元。所有樣本被分為??兩部分,一部分作為訓(xùn)練樣本,另一部分用于驗(yàn)證分類結(jié)果。實(shí)驗(yàn)區(qū)訓(xùn)練樣本和??驗(yàn)證樣本的數(shù)量如表2-2所示。??表2-2研究區(qū)訓(xùn)練和驗(yàn)證樣本數(shù)量??訓(xùn)練?驗(yàn)證???多邊形數(shù)量樣本數(shù)量?多邊形數(shù)量?樣本數(shù)量??棉花?54?1510?29?486??葡萄?26?852?11?130??春玉米?28?657?23?210??打瓜?7?726?5?232??棉花?50?309?44?236??玉米?20?138?18?89??甜瓜?19?106?12?56??果樹?23?118?25?91??冬小麥-夏玉米?22?m?29?74??2.2研究方法??2.2.1總體技術(shù)路線??圖2-2為本研宄的技術(shù)路線。首先使用4種數(shù)據(jù)合成方案(日合成、8天合??成、16天合成和32天合成)獲得四種時(shí)間序列密度不同的NDVI時(shí)間序列;再??使用Jeffries-Matusita?(JM)距離和JBh距離計(jì)算作物可分性,使用隨機(jī)森林方法??進(jìn)行作物分類,分別使用作物分類精度和分類確定性評(píng)價(jià)作物分類結(jié)果。在作物??識(shí)別時(shí),控制用于作物識(shí)別的NDVI時(shí)間序列長度(從1天至整個(gè)生長季逐步延??長)
圖2-3時(shí)間序列長度對(duì)作物可分性的影響??總體上,兩兩作物之間的可分性隨時(shí)間序列延長而提高,隨后達(dá)到飽和,而??且日合成數(shù)據(jù)達(dá)到飽和的時(shí)間最早(圖2-4)。在博樂研究區(qū),棉花和玉米、葡??萄較容易混淆。對(duì)于棉花和葡萄,日合成數(shù)據(jù)的JM距離在時(shí)間序列長度為88??天時(shí)飽和,其飽和的JM距離為1.95。8天和16天合成數(shù)據(jù)的JM距離具有類似??的趨勢,分別在134天和145天飽和,其飽和的JM距離為1.88和1.80。對(duì)于??32天合成數(shù)據(jù),雖然JM距離在時(shí)間序列長度為78天時(shí)達(dá)到飽和,但飽和的JM??距離僅為1.44,這說明32天合成數(shù)據(jù)不能區(qū)分棉花和葡萄。對(duì)于棉花和玉米,??11??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于多時(shí)相MODIS EVI和臨近三年地面數(shù)據(jù)的新疆作物分類(英文)[J]. Shakir Muhammad,牛錚,王力,Abdullah Aalikim,郝鵬宇,王長耀. 光譜學(xué)與光譜分析. 2015(05)
[2]農(nóng)作物遙感分類特征變量選擇研究現(xiàn)狀與展望[J]. 賈坤,李強(qiáng)子. 資源科學(xué). 2013(12)
[3]新疆棉花光溫生產(chǎn)潛力估算與分析[J]. 徐文修,牛新湘,邊秀舉. 棉花學(xué)報(bào). 2007(06)
本文編號(hào):3237925
【文章來源】:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖2-1研宂區(qū)位置示意圖??注:圖中影像為2011年7月Landsat數(shù)據(jù)??
收集地面數(shù)據(jù)。在野外調(diào)查時(shí),用GPS記錄每個(gè)地塊邊界的經(jīng)緯度范圍,并將??作物的類別記錄為屬性信息。隨后Google?Earth影像將所有地塊邊界轉(zhuǎn)換為多邊??形,再根據(jù)Landsat數(shù)據(jù)的格網(wǎng),將多邊形轉(zhuǎn)換為象元(圖2.4)。最后,所有??地塊邊界處的象元均被刪除,以確保所有樣本都是純作物象元。所有樣本被分為??兩部分,一部分作為訓(xùn)練樣本,另一部分用于驗(yàn)證分類結(jié)果。實(shí)驗(yàn)區(qū)訓(xùn)練樣本和??驗(yàn)證樣本的數(shù)量如表2-2所示。??表2-2研究區(qū)訓(xùn)練和驗(yàn)證樣本數(shù)量??訓(xùn)練?驗(yàn)證???多邊形數(shù)量樣本數(shù)量?多邊形數(shù)量?樣本數(shù)量??棉花?54?1510?29?486??葡萄?26?852?11?130??春玉米?28?657?23?210??打瓜?7?726?5?232??棉花?50?309?44?236??玉米?20?138?18?89??甜瓜?19?106?12?56??果樹?23?118?25?91??冬小麥-夏玉米?22?m?29?74??2.2研究方法??2.2.1總體技術(shù)路線??圖2-2為本研宄的技術(shù)路線。首先使用4種數(shù)據(jù)合成方案(日合成、8天合??成、16天合成和32天合成)獲得四種時(shí)間序列密度不同的NDVI時(shí)間序列;再??使用Jeffries-Matusita?(JM)距離和JBh距離計(jì)算作物可分性,使用隨機(jī)森林方法??進(jìn)行作物分類,分別使用作物分類精度和分類確定性評(píng)價(jià)作物分類結(jié)果。在作物??識(shí)別時(shí),控制用于作物識(shí)別的NDVI時(shí)間序列長度(從1天至整個(gè)生長季逐步延??長)
圖2-3時(shí)間序列長度對(duì)作物可分性的影響??總體上,兩兩作物之間的可分性隨時(shí)間序列延長而提高,隨后達(dá)到飽和,而??且日合成數(shù)據(jù)達(dá)到飽和的時(shí)間最早(圖2-4)。在博樂研究區(qū),棉花和玉米、葡??萄較容易混淆。對(duì)于棉花和葡萄,日合成數(shù)據(jù)的JM距離在時(shí)間序列長度為88??天時(shí)飽和,其飽和的JM距離為1.95。8天和16天合成數(shù)據(jù)的JM距離具有類似??的趨勢,分別在134天和145天飽和,其飽和的JM距離為1.88和1.80。對(duì)于??32天合成數(shù)據(jù),雖然JM距離在時(shí)間序列長度為78天時(shí)達(dá)到飽和,但飽和的JM??距離僅為1.44,這說明32天合成數(shù)據(jù)不能區(qū)分棉花和葡萄。對(duì)于棉花和玉米,??11??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于多時(shí)相MODIS EVI和臨近三年地面數(shù)據(jù)的新疆作物分類(英文)[J]. Shakir Muhammad,牛錚,王力,Abdullah Aalikim,郝鵬宇,王長耀. 光譜學(xué)與光譜分析. 2015(05)
[2]農(nóng)作物遙感分類特征變量選擇研究現(xiàn)狀與展望[J]. 賈坤,李強(qiáng)子. 資源科學(xué). 2013(12)
[3]新疆棉花光溫生產(chǎn)潛力估算與分析[J]. 徐文修,牛新湘,邊秀舉. 棉花學(xué)報(bào). 2007(06)
本文編號(hào):3237925
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