面向地理国情监测的地表覆盖变化检测方法研究及系统实现

发布时间：2017-10-07 06:27

  本文关键词：面向地理国情监测的地表覆盖变化检测方法研究及系统实现

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【摘要】：大自然的运动、人类的活动以及经济全球化的不断发展,引起了灾害频发、土地过度开垦、气候变化等全球性问题,使人们意识到快速地、大规模地对地表覆盖进行变化检测,分析其变化原因、特点及影响结果,对于我国有效进行地理国情监测,实现可持续发展具有十分重要的意义。遥感技术作为一种可以大面积快速反映地表真实情况的非直接接触探测技术,具有获取遥感影像的便利性和重复性,利用多尺度、多时相、多源遥感数据可进行地理国情动态变化可靠性检测。针对上述问题,本文依托“重要地理国情信息监测”和“示范区海岛礁地理信息提取及变化检测”项目,综合运用矢量数据与遥感影像的优势,提出了基于典型相关分析的矢栅结合迭代加权多元变化检测方法,设计实现了用于地理国情监测的地表覆盖变化检测系统,为地理国情监测提供有力的技术手段。本文主要研究方法及相应的研究结果如下:(1)研究了多时相高分辨率遥感影像变化检测。采用基于典型相关分析的迭代加权多元变化检测方法对不同时相遥感影像进行变换运算,提取变化区域。结果表明,该方法一方面由于同类型地物内部灰度起伏较大,导致检测结果极其破碎,“椒盐”现象十分严重,变化检测精度较低;另一方面因为没有形状参数参与,导致光谱差异较大时,存在较多的伪变化,初步检测的变化范围不够精确。同时,该方法在数据量较大情况下,计算速度慢、效率低,无法满足实时需求。(2)研究了基期矢量数据辅助的高分辨率遥感影像变化检测。针对多时相高分辨率遥感影像变化检测中存在的“椒盐噪声”,检测结果不精确以及计算速度慢、效率低等缺陷,综合运用矢量数据与影像的优势,将基期矢量数据中的辅助信息作为先验知识,利用基期矢量数据图斑边界对影像进行叠置分割,获取同质像斑,提取像斑光谱、纹理和形状特征,通过确定合理的波段及其特征,构建特征空间向量,避免了数据冗余,提高了计算速度和检测效率。结果表明,基期矢量数据辅助的高分辨率遥感影像变化检测能够有效去除多时相高分辨率遥感影像变化检测结果中由类内光谱差异引起的细碎图斑,为“椒盐噪声”问题的解决提供了一个更为有效的途径。通过面向对象方式,基于典型相关分析的矢栅结合迭代加权多元变化检测方法不仅能够有效去除“椒盐噪声”,而且能够更加合理地集中并识别变化信息,明显减低误检和漏检,使检测精度得到显著提高。通过多区域实验,证明了这种方法具有较好的鲁棒性。(3)设计实现了用于地理国情监测的地表覆盖变化检测系统。着眼于高分辨率影像与矢量辅助数据结合的变化检测流程,采用CS架构,通过C#和C++混编完成了变化检测系统。该系统主要包含任务管理、地图操作、判读解译、变化检测以及样本库五大模块,能够利用遥感影像和基础地理数据进行自动甄别,完成变化检测任务,减少了人工判读工作量,提高了自动化水平,实现了快速提取地表覆盖变化信息;同时具备变化检测后检查编辑处理功能,保证了变化检测的精度。
【关键词】：地理国情监测 高分辨率遥感影像 地表覆盖 典型相关分析 迭代加权多元变化检测
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P237
【目录】：

• 中文摘要6-8
• Abstract8-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究目的与意义10-11
• 1.2 国内外研究与发展现状11-16
• 1.2.1 变化检测方法国内外研究现状11-16
• 1.2.2 变化检测研究中存在的主要困难16
• 1.3 研究内容及其技术路线16-18
• 1.4 论文体系18-20
• 2 变化检测关键技术20-33
• 2.1 变化检测概述20-22
• 2.1.1 变化检测一般流程20-21
• 2.1.2 变化检测精度评定21-22
• 2.2 多时相高分辨率遥感影像变化检测22-27
• 2.3 基期矢量数据辅助的高分辨率遥感影像变化检测27-33
• 2.3.1 基于相关系数的矢栅结合变化检测方法31
• 2.3.2 基于典型相关分析的矢栅结合迭代加权多元变化检测方法31-33
• 3 变化检测系统设计与实现33-45
• 3.1 系统体系结构33-34
• 3.2 系统软硬件环境34
• 3.3 系统功能设计34-45
• 3.3.1 任务管理模块35-36
• 3.3.2 地图操作模块36-38
• 3.3.3 判读解译模块38-40
• 3.3.4 变化检测模块40-44
• 3.3.5 样本库模块44-45
• 4 变化检测实验及系统验证45-63
• 4.1 实验数据45-48
• 4.1.1 实验数据一45-47
• 4.1.2 实验数据二47-48
• 4.2 遥感影像预处理48-51
• 4.3 多时相高分辨率影像变化检测实验51-52
• 4.4 基期矢量数据辅助的高分辨率遥感影像变化检测实验52-56
• 4.4.1 基于相关系数的矢栅结合变化检测方法52-54
• 4.4.2 基于典型相关分析的矢栅结合迭代加权多元变化检测方法54-56
• 4.5 实验结果分析56-62
• 4.6 变化检测后编辑处理62-63
• 5 结论与展望63-65
• 5.1 结论与创新点63-64
• 5.2 下一步工作展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 攻读学位期间发表论文情况69

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 丁月平;史玉峰;;高空间分辨率遥感影像分类最优分割尺度[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2014年01期

2 郭玲;白建荣;;基于集群处理系统的地理国情影像底图制作[J];地理空间信息;2014年02期

3 李小强;李金平;甘甜;;面向对象的高分辨率遥感影像城市地物信息提取研究[J];河南城建学院学报;2014年02期

4 杨静;周晓敏;韩鹏飞;;PCI GXL在国情普查项目中的应用[J];测绘与空间地理信息;2014年06期

5 汪建峰;王林建;宋起;;卫星影像在基础测绘中的无控定位精度及测图能力分析[J];测绘技术装备;2014年03期

6 刘纯;洪亮;楚森森;;高分辨率遥感影像分割方法研究[J];测绘与空间地理信息;2014年10期

7 朱岩丽;徐敏;马治;;基于WorldView-2遥感卫星影像局部控制纠正精度分析[J];测绘与空间地理信息;2014年10期

8 汪建峰;李新峰;肖卫峰;达利春;;基于Erdas 2013的Pleiades卫星影像区域网平差设计与实现[J];测绘与空间地理信息;2014年11期

9 马洋洋;张彩霞;张继超;谢高地;张雷明;;辅以NDVI/DEM的面向对象木薯提取方法研究——以广西壮族自治区武鸣县为例[J];地理与地理信息科学;2015年01期

10 贺一楠;耿娟;秦军;刘晨;杨辉;;基于混合像元灰度分布的提高点位平面精度方法[J];国土资源遥感;2015年01期

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 祝锦霞;高分辨率遥感影像变化检测的关键技术研究[D];浙江大学;2011年

2 钟家强;基于多时相遥感图像的变化检测[D];国防科学技术大学;2005年

3 吴卿;基于高分辨率遥感影像的水土保持生态建设监测方法研究[D];北京林业大学;2007年

4 吴大千;黄河三角洲植被的空间格局、动态监测与模拟[D];山东大学;2010年

5 魏立飞;基于随机场模型的遥感影像变化检测方法研究[D];武汉大学;2011年

6 石峰;南汀河断裂带构造地貌研究[D];中国地震局地质研究所;2014年

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本文编号：987440