湿地遥感制图中的信息挖掘应用

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1、密级：硕士学位论文湿地遥感制图中的信息挖掘应用作者姓名:李大冲指导教师:牛振国研究员中国科学院遥感与数字地球研究所学位类别:工学硕士学科专业:信号与信息处理培养单位:中国科学院遥感与数字地球研究所2018年6月ApplicationofDataMininginWetlandRemoteSensingMappingAthesissubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEng

2、ineeringInSignalandinformationprocessingByLi,DachongSupervisor:ProfessorNiu,ZhenguoInstituteofRemoteSensingandDigitalEarthChineseAcademyofscienceJune2018摘要摘要湿地调查与制图中，遥感技术相比于传统的方法具有高效、客观和经济等优势。随着遥感数据源的数量以及种类的增多，湿地遥感分类与制图有了更多的选择，精度也越来越高。然而由于湿地动态性和过渡性的特征，湿地遥感制图依然面临很多挑战。比如大范围

3、的影像更新离不开人工的辅助解译、湿地的分类精度依然不高等。因此面临着深入挖掘湿地信息的需求。特别的，本文针对如下两个问题进行深入研究：1）大范围的水体制图虽然获得了很多进展，但小于遥感影像像元分辨率的水体通常在制图时被忽略掉。这类水体如普通的细小河道、湿地与非湿地的过渡地带等，而这类湿地也往往具有重要的生态和环境功能。如何在开展大范围水体制图同时，提高这类湿地信息的精度？2）历史的湿地专题图的形成，花费了巨大人力物力，包含了重要的信息。开展专题图更新时，如何有效利用历史专题图中信息协助完成更新任务？论文探讨了了利用遥感影像以及湿地自身的特

4、征，开展湿地信息挖掘方法研究，以达到获取更丰富信息、提高自动化的程度的目的。具体的，我们研究的目标主要针对以下两个问题提出解决方案：1、如何使用中低分辨率卫星影像（MODIS）提取细节水体的方法？2、如何对大尺度下的专题图使用历史分类结果数据协助自动化完成制图更新的方法？论文的主要研究内容如下：1.针对“细节水体”（本文定义为包含小于影像像元分辨率的水体以及湖泊、河流的水陆交界区域等），论文探讨了其形成的原理以及卫星遥感分类时容易发生漏分、误分的根本原因。综合考虑“毗邻效应”和“混合像元效应”对细节水体的影响，通过去除成像时像元对应地表区

5、域受临近地物折射、反射造成的反射率量化偏差，再对低偏差的量化反射率像元使用混合像元分解以达到提高细节水体信息提取的能力。2.对于水体混合像元的定位方法，由于水体混合像元多处于过渡区域，其像元灰度值呈现渐变的特点。论文方法利用像元灰度值的相对变化，同时考虑符合影像判读“同物异谱”现象的方式，提出了基于梯度变化的混合像元区域定位方法。该方法提高了混合像元的定位精度，包括混合I中国科学院大学硕士学位论文湿地遥感制图中的信息挖掘应用像元的位置和混合像元的区域。本文所提方法在没有人工监督信息的情况下，优于使用相应监督分类的结果。3.对于湿地专题图更

6、新方式，论文提出了一种自动化的方法IIR（IterativeinterpretationandReorganization）。IIR可以充分利用已有专题图的信息进行更新，增加自动化的程度，同时也减少了分类过程中主观判断的影响。使用自动化的更新方法IIR，在全国4个典型的湿地分布区的实验表明，分类结果普遍优于监督分类结果，而且有能力识别出历史专题图中未出现的类别。主要创新点如下：1.针对水陆交替区域及遥感系统共同作用下形成的细节水体，论文提出了系统去除“毗邻效应”和“混合像元效应”的方法，可以提高混合像元中水体的定位以及提取精度。最终得到的

7、定位精度优于简单阈值法所得到的结果，提取结果也很好的平衡了河流、池塘等细节水体面临的错分、漏分误差，优于监督分类结果。2.对于专题图更新的需求，论文提出了基于湿地历史专题图信息对新的遥感影像进行分类方法，提高了历史专题图的利用价值，同时能有效保持区域分类的客观性。由本文所提出的方法对湿地制图更新的总体精度在70%-90%之间，总体上优于传统监督分类方法。关键词：细节水体，毗连效应，混合像元，湿地专题图，湿地遥感制图ABSTRACTAbstractRemotesensinghasgreatadvantagesofobtaininginfor

8、mationofgroundobjectsconvenientlycomparedwithconventionalmethods.Withtherapiddevelopmentofremote