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基于面向对象遥感技术的地理本体推理研究

作　者: 高丽萍
导　师: 崔巍
学　校: 武汉理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 地理本体推理规则面向对象遥感技术面向对象尺度转换机制影像特征
分类号: P237
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着当前地理空间信息应用的扩展与深入,不断激增的空间信息资源导致了严重的分布异构问题,实现空间信息资源在语义层面上的识别和组织显然是一个必然的研究趋势。不同领域在空间数据预处理过程中,由于观察背景和视角不同,对同一地理实体往往存在不同的命名方法,描述地理本体概念的特征属性集也存在很大的差异,无法顺利通过信息科学中的基于概念属性推理理论进行语义互操作。为此本文提出了一种基于面向对象遥感影像分析技术的地理本体推理机制,力图找到面向对象遥感技术和地理本体推理之间的结合点,解决地理信息的语义集成问题。本文首先应用面向对象遥感中的多尺度分割技术建立了影像层次等级网络体系,然后采用相关最优分割尺度选择模型实现领域本体系统到影像层的映射,并通过研究能表达一定语义信息的常用影像特征模型提出了一种基于多尺度分割技术,结合光谱均值、比值、归一化植被指数等影像特征模型的尺度转换机制,根据这种尺度转换方法建立了不同影像层间的语义特征联系。同时通过分析不同领域部门地类概念对应影像对象的特征属性建立了基于影像特征属性的地理本体推理规则,最终基于提取的规则建立了一个推理查询试验系统,验证了该理论方法的可行性。本文主要进行了以下几方面创新性的研究工作:(1)提出将面向对象遥感技术应用于地理本体推理研究中,为地理本体语义集成提供了一种全新的思路。面向对象遥感技术作为当前遥感领域研究的热点和全新方向,以对象作为影像处理的基本单元,能有效利用地物本身的形状、纹理、拓扑、上下文(2)提出利用典型影像特征结合多尺度分割技术的全新尺度转换机制,并对其进行了验证分析。(3)探索了建立基于影像特征的地理本体推理规则的方法和思路。本文以农林领域的林地和草地本体为例,从同一幅原始遥感影像的两个影像对象层分别解译提取了农林本体的概念集,归纳分析了适合每个本体概念信息提取的影像特征集及其特征值域,并在此基础上提取出了适合两个部门概念间进行语义推理的标准特征属性集,确定了农林部门概念间的语义联系,建立了一个基于影像特征规则推理的地理本体查询试验系统,验证了利用基于影像特征属性的推理规则实现语义集成的有效性。由于时间的局限,要建立适合所有领域本体概念语义推理的规则还需要大量的实验与进一步的研究。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章引言  10-19
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 地理本体研究现状  11-13
    1.2.2 面向对象遥感技术发展现状  13-14
  1.3 面向对象遥感技术应用于地理本体推理研究的可行性  14-15
    1.3.1 本体推理技术概述  14-15
    1.3.2 面向对象遥感技术应用于地理本体推理研究的可行性  15
  1.4 研究内容、技术路线及结构安排  15-19
    1.4.1 研究目标与内容  15-16
    1.4.2 研究方法与技术路线  16-18
    1.4.3 全文组织与结构  18-19
第二章地理本体基本理论  19-30
  2.1 地理本体概述  19-24
    2.1.1 地理本体的定义  19
    2.1.2 地理本体的构建  19-22
    2.1.3 地理本体的语义关系  22-23
    2.1.4 地理本体的表示  23-24
  2.2 规则推理的原理及优势  24-25
  2.3 领域本体的构建  25-27
  2.4 基于面向对象遥感技术的地理本体推理研究  27-30
第三章面向对象遥感影像分析技术概述  30-39
  3.1 影像对象生成技术  30-35
    3.1.1 遥感影像分割技术概述  30-31
    3.1.2 多尺度分割概念  31-32
    3.1.3 多尺度分割原理  32-33
    3.1.4 多尺度分割参数的选择  33-35
  3.2 面向对象影像信息提取技术  35-39
    3.2.1 最邻近分类法  36-37
    3.2.2 隶属度函数分类法  37
    3.2.3 两种分类方法比较  37-39
第四章面向对象尺度选择模型和尺度转换机制研究  39-51
  4.1 面向对象最优分割尺度选择模型  39-42
    4.1.1 面向对象最优分割尺度概述  39-40
    4.1.2 最优分割尺度的选择方法  40-42
  4.2 面向对象尺度转换方法  42-44
  4.3 影像特征模型研究  44-49
    4.3.1 常用影像特征  44-47
    4.3.2 常用植被指数指标  47-48
    4.3.3 常用的景观度量指标  48-49
  4.4 基于影像特征模型的面向对象尺度转换机制研究  49-51
第五章基于面向对象遥感技术的地理本体推理规则提取  51-82
  5.1 研究区概况  52-53
  5.2 基于面向对象遥感影像对象的生成  53-56
    5.2.1 多尺度分割参数的设置  53-54
    5.2.2 多尺度影像层的建立  54-56
  5.3 农林部门最优分割尺度的选择  56-59
    5.3.1 基于最大面积法的最优分割尺度选择  56-57
    5.3.2 基于目标函数法的最优分割尺度选择  57-59
  5.4 基于面向对象遥感的影像信息提取  59-62
  5.5 基于影像特征的推理规则提取  62-82
    5.5.1 基于影像对象光谱均值模型的尺度转换实现  63-64
    5.5.2 适合农林部门地类解译的典型特征提取  64-77
    5.5.3 农林部门地类概念语义推理的规则提取  77-82
第六章基于规则推理的地理本体查询系统实现  82-88
  6.1 基于规则推理的地理本体查询机制研究  82-83
  6.2 基于规则推理的地理本体查询系统实现  83-88
    6.2.1 试验设计  83-84
    6.2.2 试验实现与结果分析  84-88
第七章结论与展望  88-90
  7.1 内容总结  88
  7.2 研究展望  88-90
致谢  90-91
参考文献  91-95
攻读硕士学位期间获得的成果  95

基于面向对象遥感技术的地理本体推理研究

内容摘要

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