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基于知识的高分辨率遥感影像耕地自动提取技术研究

作　者: 孙家波
导　师: 郧文聚；朱德海；杨建宇
学　校: 中国农业大学
专　业: 农业工程
关键词: 知识高分辨率影像耕地规则引擎
分类号: TP751
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
下　载: 24次
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内容摘要

耕地保护一直以来都是土地资源管理的核心,耕地数量及其分布信息的获取是实现这一目标的前提,遥感技术能够实现从广域和局域的空间尺度客观地获取耕地信息。高空间分辨率(下文简称“高分辨率”)遥感影像目前已经广泛地应用于大比例尺的土地利用调查与遥感监测业务,但是由于自身存在的高度细节化、数据量大、类内差异大等原因,导致影像自动解译的难度增加,使得实际业务工作中仍然以人工目视解译为主,缺乏自动化程度较高的流程化的工作方式。面向对象的影像分析技术适合于高分辨率影像的信息提取,但是受到分割方法选择、特征选择、阈值确定等因素影响,限制了该技术在实际业务中的应用。本文以高分辨率影像城市郊区的耕地提取为主线,结合基于知识遥感影像分类的知识获取、表达、推理、积累的一般过程,通过提高面向对象影像分类的自动化,以分类规则集的形式实现耕地的自动提取。本文的主要研究和工作涉及以下几个方面：(1)建立了具有一定通用性的高分辨率影像信息提取知识框架。从信息提取的角度,结合遥感影像目视解译的基本过程及应用到的地学知识,从解译影像、解译区域、解译对象以及地学辅助数据四个方面,系统地提出了一个较为全面的知识框架,为耕地、建设用地等典型地类提取规则的构建提供特征库。(2)改进SEaTH (Seperabality and Threshold)算法实现了耕地分层提取策略的自动获取。针对目前耕地提取存在的自动化程度低、普适性差等缺点,通过改进SEaTH算法,在实现分类特征自动选择和特征阈值自动确定的基础上,分析耕地与非耕地类别提取的难易程度以及区分过程的相似性,并基于分层分类的思想,依据从易到难、从少到多、优先使用非纹理特征等原则,实现耕地提取规则集的自动构建。(3)提出了耕地提取规则集在同一区域、不同时相影像条件下的推广和调整方案。结合规则集从源影像应用到目标影像时分类特征、特征阂值、分类顺序等的变化,在保证耕地提取精度满足要求的前提下,提出了规则集推广和调整的方案,以实现规则集的有效复用。(4)将规则引擎技术引入到遥感影像信息提取过程实现了基于专家系统的耕地自动提取。利用开源的NxBRE规则引擎工具和RuleML语法规范,通过建立知识库文件,研发规则定制与管理、界面展示、知识推理等功能模块,将耕地提取规则集的管理和应用与代码的实现过程分离,实现耕地提取规则的表达、存储、更新、执行和可视化,推动耕地自动提取相关研究成果的实际应用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-33
  1.1 选题背景及意义  12-13
  1.2 国内外研究进展  13-29
  1.3 研究思路和技术路线  29-30
  1.4 研究方法与章节安排  30-33
第二章研究区概况与数据预处理  33-42
  2.1 研究区概况  33
  2.2 数据介绍  33-34
  2.3 数据预处理  34-35
  2.4 影像的分割  35-40
  2.5 分类精度评价  40-42
第三章高分辨率影像信息提取的知识框架设计  42-56
  3.1 引言  42
  3.2 遥感影像信息提取  42-45
  3.3 高分辨率影像信息提取的知识框架  45-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章基于知识的耕地自动提取方法研究  56-94
  4.1 引言  56
  4.2 研究区的土地覆盖类别  56-60
  4.3 土地覆盖类别的特征分析  60-65
  4.4 基于固定分类策略的耕地信息半自动提取  65-70
  4.5 基于改进SEaTH算法的耕地信息自动提取  70-76
  4.6 耕地提取结果的分析  76-92
  4.7 本章小结  92-94
第五章耕地提取规则集的推广与应用  94-113
  5.1 引言  94-95
  5.2 规则集的推广方案  95-97
  5.3 规则集推广的实验  97-101
  5.4 规则引擎的介绍  101-104
  5.5 规则引擎NxBRE  104-106
  5.6 基于规则引擎的耕地提取功能实现  106-111
  5.7 本章小结  111-113
第六章结论与展望  113-116
  6.1 研究结论  113-114
  6.2 本文创新点  114
  6.3 不足之处与研究展望  114-116
参考文献  116-129
致谢  129-132
作者简介  132
硕博期间论文专著  132
硕博期间专利与软件研发  132-133
硕博期间参加的研究项目  133

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