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基于小波变换影像融合的森林资源信息提取及评价

基于小波变换影像融合的森林资源信息提取及评价

作     者:高媛赟 

作者单位:南京林业大学 

学位级别:硕士

导师姓名:佘光辉

授予年度:2016年

学科分类:09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题:小波变换 影像融合 目视解译 拉以达准则 信息提取 

摘      要:有效提高影像的光谱信息质量与空间信息质量是运用遥感技术进行森林资源信息提取方法研究的基础与关键。本文采用2012年与2014年两期浙江省开化县资源一号02C卫星数据,包括HRC传感器拍摄的全色影像两期,与PMS传感器拍摄的多光谱影像两期进行融合增强方法的优选,即在Brovey、高通滤波(下文简称为HPF)、Gram Schmidt(下文简称为GS)、IHS、主成分(下文简称为PCT)、小波变换(Db3)与改进小波变换方法(NIRHS)中选出能有效提高ZY-1-02C影像空间信息质量与光谱信息质量的融合方法;基于优选的融合方法进一步探寻适宜该卫星影像的森林资源信息提取方法,研究结果表明:(1)通过小波基与小波分解层数的优选得出db3小波基在分解层数为4时较优。通过离差标准化综合均值,标准差,平均梯度,信息熵,光谱相关系数与空间相关系数6个指标定量与目视定性评价后,得出db3小波基在分解层数为4层时综合评价指标最高为0.6798,效果较优。(2)改进一种小波融合方法(下文简称为NIRHS)。通过计算原多光谱影像各波段的6个指标发现该研究区ZY-1-02C影像的近红外波段(NIR波段)信息量丰富,且与其它两个波段相比,该波段位于植被的高反射区,相比较于其它两个波段,能较好地区分林地与其它地类。因此,利用原多光谱的近红外(NIR)波段与同期全色(HRC)影像进行db3小波4层变换,并替换由原多光谱影像进行IHS变换后的I分量,进行IHS逆变换得到融合影像。(3)NIRHS融合效果较优。对研究区ZY-1-02C影像采用Brovey,HPF,IHS,PCT,Gram-Schmidt,db3分解4层的小波变换(下文简称为Db3),NIRHS融合7种方法进行融合。通过6个指标的离差标准化定量与目视定性评价得出,NIRHS融合方法的综合评价指标为0.6863,其次为Db3小波变换融合综合评价指标为0.5888,其它融合方法的综合评价指标均小于0.400。因此,NIRHS融合是较适宜资源一号的02C影像数据的一种融合方法,能很好的进行森林资源信息提取与评价。(4)利用融合后影像进行森林资源变化信息提取效果较优。融合后影像的分辨率较高,地物边界明晰,目视效果优于原始影像,能快速、有效的提取信息。在尝试利用拉依达准则进行森林资源变化信息提取过程时,融合后的影像能快速、准确地进行阈值的确定并提取出变化信息。基于目视解译的真值,检验拉依达准则下的林地变化信息提取的精度。在提取小班NDVI减少的小班时,生产精度为92.31%,用户精度为99.08%、错分误差为8.26%、漏分误差为0.92%;在提取小班NDVI增加的小班时,生产精度为99.42%,用户精度为87.24%、错分误差为0.51%、漏分误差为12.76%,研究区总体精度为93.48%,Kappa系数为0.87。(5)研究区2012年至2014年间,林地变化的具体情况:(1)随着城市化的进程推进,2012年至2014年间,研究区内林地减少面积占原林地面积的0.21%,且多由于建设用地包括建筑与道路等的征占造成。对林地面积的牺牲,短期内也许会对经济的增长有所助益,但长远看来对生态的影响将会使经济发展受到阻碍。(2)林地增长面积占原林地面积的0.0015%。相对于林地减少的速率来看,有效推进可持续发展战略目标任重而道远。

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