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遥感影像中辫状河道提取的CART决策树分类方法研究

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计算机时代 2022年第8期 6-9页

作者：罗信闫奇奇宋思涵杜泓达兰志玺龙颖波长江大学地球科学学院湖北武汉430100

为精确提取形态复杂的辫状河道水体范围,采用多信息合成的CART决策树分类法对俄罗斯勒拿河入海口的三角洲进行辫状河道自动提取实验。对预处理后的Landsat 8遥感影像进行NDWI和ISODATA分类操作,将这两种操作的结果影像与原始影像进行组... 详细信息

为精确提取形态复杂的辫状河道水体范围,采用多信息合成的CART决策树分类法对俄罗斯勒拿河入海口的三角洲进行辫状河道自动提取实验。对预处理后的Landsat 8遥感影像进行NDWI和ISODATA分类操作,将这两种操作的结果影像与原始影像进行组合,构建特征数据集;利用CART分类工具对研究区进行分类,将分类后的水体范围输出为矢量图形。结果表明该方法的河道提取精度优于最大似然分类法,较好地实现遥感影像中辫状河道信息的提取。

关键词：河道提取 CART决策树分类多信息合成辫状河道

融合图模型及形态模型的SAR图像中河道提取

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遥感技术与应用 2015年第2期30卷 337-344,375页

作者：朱贺李臣明张丽丽沈洁河海大学计算机与信息学院江苏南京211100

随着各种高性能SAR成像传感器的广泛使用,海量的SAR图像为各种对地表观测提供了更加丰富的研究依据。基于SAR图像,在复杂场景中提出了一种基于图论及河道轮廓模型相融合的河道提取方法。首先考虑到河道轮廓曲线的复杂性,提出一种河道轮... 详细信息

随着各种高性能SAR成像传感器的广泛使用,海量的SAR图像为各种对地表观测提供了更加丰富的研究依据。基于SAR图像,在复杂场景中提出了一种基于图论及河道轮廓模型相融合的河道提取方法。首先考虑到河道轮廓曲线的复杂性,提出一种河道轮廓分段建模的方法,将复杂的曲线河道轮廓形式化近似为规则直线线段的组合,进而分段采用最小外接矩形窗的组合准确地对河道区域进行描述。建立了一种更加适用于河道提取的图像分割规则,实现对河道区域的准确分割。在此基础上,利用河道轮廓特征的先验知识,根据区域最小外接矩形的形态和连通性对河道区域进行识别。实验结果表明:该方法与常用的基于灰度阈值判别的方法相比,不仅能够有效提取出河道区域,提取结果有效覆盖90%以上的真实区域,还能够较好地抑制背景信息,提取结果仅包含约2%的背景区域。

关键词： SAR图像河道提取图模型河道先验模型

基于Kirsch算子和多级阈值分割的河道轮廓识别和提取算法

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人民珠江 2023年第7期44卷 109-117页

作者：周少君佘海龙肃南裕固族自治县水务局甘肃张掖734400

针对高分辨率遥感图像,在复杂背景下河道轮廓智能化提取精度低的问题。提出了采用Kirsch算子和阈值分割相结合的方式,对灰度图进行预处理和预分割。再依据河流的形态特征,对图像进行形态学处理,去除大部分背景噪声。最终对主要区域进行... 详细信息

针对高分辨率遥感图像,在复杂背景下河道轮廓智能化提取精度低的问题。提出了采用Kirsch算子和阈值分割相结合的方式,对灰度图进行预处理和预分割。再依据河流的形态特征,对图像进行形态学处理,去除大部分背景噪声。最终对主要区域进行二次阈值分割,实现了准确的河道轮廓识别和提取。通过识别不同地形条件下的河流样本,证明了该方法的适用性。利用客观的评价指标,验证了河流区域的识别精度超过了90%,远高于简单的阈值分割方法。这满足了高精度河道提取需求,为智能化快速提取河道信息提供了参考。

关键词：河道提取 Kirsch算子多级阈值分割形态学处理

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联合灰度阈值分割及轮廓形态识别的河道提取

电子测量与仪器学报 2014年第11期28卷 1288-1296页

作者：朱贺李臣明张丽丽沈洁河海大学计算机与信息学院南京211100

在合成孔径雷达(SAR)所获取的遥感图像中,河道区域由于其中水介质的电磁波反射率较低,在图像中呈现灰度低且灰度起伏小的特征。此外,河道区域由于水流的冲击作用,也具有显著的条带状轮廓形态特征。鉴于河道的这2种特征,联合灰度阈值分... 详细信息

在合成孔径雷达(SAR)所获取的遥感图像中,河道区域由于其中水介质的电磁波反射率较低,在图像中呈现灰度低且灰度起伏小的特征。此外,河道区域由于水流的冲击作用,也具有显著的条带状轮廓形态特征。鉴于河道的这2种特征,联合灰度阈值分割及轮廓形态识别方法,采用多级分割策略,实现对河道区域的准确提取。实验结果证明,与经典的Otsu灰度阈值分割及其多种改进方法相比,多级分割方法能够更好的提取河道区域轮廓,且漏警率和虚警率均较低。

关键词：合成孔径雷达河道提取灰度阈值轮廓形态

基于深度学习的河道提取与变化监测应用——以永定河为例

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北京测绘 2019年第2期33卷 173-178页

作者：王惠英孙中平孙志伟周亚文北京吉威时代软件股份有限公司北京100043 遥感科学国家重点实验室北京师范大学地理科学部北京100875 环境保护部卫星环境应用中心北京100094

本文基于2014年、2017年、2018年三期GF1遥感影像,针对北京市石景山永定河河道变化特征,开展基于深度学习算法的河道自动提取与变化图斑自动发现。选择GEOWAY GFLP作为地理要素智能训练平台,采用基于疑似变化区域自动发现与人工交互确... 详细信息

本文基于2014年、2017年、2018年三期GF1遥感影像,针对北京市石景山永定河河道变化特征,开展基于深度学习算法的河道自动提取与变化图斑自动发现。选择GEOWAY GFLP作为地理要素智能训练平台,采用基于疑似变化区域自动发现与人工交互确认相结合的遥感监测技术路线,选取典型水体样本进行分析、训练,构建深度学习卷积神经网络水体提取模型。通过分析与验证发现,基于深度学习水体提取模型自动提取的河道准确率高于90%,精度高于最小距离、最大似然及SVM分类方法,可用于城市河道的自动提取和变化发现。

关键词：深度学习河道提取变化监测永定河

利用航空遥感图像进行河道自动提取的方法研究

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上海地质 2007年第1期 67-70,57页

作者：干嘉元王荣华过仲阳华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室上海200062

从航空遥感图像中综合利用河道的光谱特性和形态特性提取河道的方法。可以通过其光谱特性来大致确定河道,再依据河道的形态特性(长和宽),分为X和Y两个方向分别判断其形态,得到河道的信息。通过对上海市七宝地区航空遥感图像中河道的提... 详细信息

从航空遥感图像中综合利用河道的光谱特性和形态特性提取河道的方法。可以通过其光谱特性来大致确定河道,再依据河道的形态特性(长和宽),分为X和Y两个方向分别判断其形态,得到河道的信息。通过对上海市七宝地区航空遥感图像中河道的提取的实例,表明这是一种完全可行的河道提取方法。

关键词：河道提取遥感图像图像理解

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基于遥感图像的黄河下游河道时空变化分析

基于遥感图像的黄河下游河道时空变化分析

作者：王瑾河北工程大学

学位级别：硕士

黄河下游作为典型的游荡型河道,在游荡河道演变规律方面具有极高的研究价值。黄河下游高村以上河段水流宽浅散乱,沙洲发育,易淤善冲,摆动频繁。为治理黄河,许多学者都对黄河下游河道的变化进行了相应的研究。大多数都以实测数据作为主... 详细信息

黄河下游作为典型的游荡型河道,在游荡河道演变规律方面具有极高的研究价值。黄河下游高村以上河段水流宽浅散乱,沙洲发育,易淤善冲,摆动频繁。为治理黄河,许多学者都对黄河下游河道的变化进行了相应的研究。大多数都以实测数据作为主要的研究资料,分析黄河下游河道的变化情况,而遥感影像具有快速提取数据的优势。所以本文以黄河下游花园口的遥感影像作为主要的数据来源,实测资料作为补充。借助分形理论和河相系数的计算,分析了该段河道在时空上的演变规律。并通过流量、含沙量、输沙量等水文数据,得到了黄河下游河道变化的原因。论文通过选取合适的遥感影像进行水体的提取与分析,后对图片进行矢量化。利用从图上测量出的平均河宽与河道面积,结合实测流量数据,完成河相系数和河道弯曲系数的计算。运用盒子计数法将图片网格化,通过统计网格数目来计算相应河道的分维数值。通过分析研究,得出以下结论:(1)在1995-2016年间,黄河下游花园口河道整体的河相系数,呈规律性变化趋势,下降了31.24%,河床的造床能力在逐渐减弱。黄河下游河道的平均河宽在不断变窄。(2)年内黄河下游河道分维数值在洪水期呈现最大值,洪水过后的河道分维数值比之前的小。丰水季的数值都在1.55以上,且数据波动较大。但是枯水季的整体呈现减小趋势,下降了0.1左右。表明黄河下游河道的游荡型在减弱,逐渐向顺直化河型方向改变。(3)河道弯曲系数,由1.28减小到了1.22,与上述变化趋势相一致,河道的弯曲性逐年减小,顺直化趋势不断增加。较大河弯维持不变,角度较小的河弯变化程度大,所以河道的变化趋势较为缓慢。(4)河道分维数值与实测数据之间的相关关系更大。平滩流量处于较为稳定的状态,下游的过水能力未受到影响,在这种情况下,上述河道变化可能会持续发生。自从修建各种水库之后,河道的流量、输沙量和冲淤量逐渐向规律化方向发展,所以人类活动是河道产生变化的根本原因。

关键词：河道提取分维计算河相关系河势演变

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河道漂浮物智能检测系统研究与开发

河道漂浮物智能检测系统研究与开发

作者：唐小敏南昌航空大学

学位级别：硕士

漂浮物治理作为河道污染中一个普遍存在的难题,越来越多的专家、学者针对该问题进行河流漂浮物智能检测研究。以UAV(无人机)拍摄河流视频为基础,提出了一种基于SSD(Single Shot Multi Box Detector)深度网络的河流漂浮物识别方法,SSD利... 详细信息

漂浮物治理作为河道污染中一个普遍存在的难题,越来越多的专家、学者针对该问题进行河流漂浮物智能检测研究。以UAV(无人机)拍摄河流视频为基础,提出了一种基于SSD(Single Shot Multi Box Detector)深度网络的河流漂浮物识别方法,SSD利用COCO数据集的预训练网络模型进行迁移训练。在漂浮物检测算法基础上设计了一套基于Android端的漂浮物智能检测系统。为实现检测系统,本文主要工作如下:(1)河流漂浮物数据集制作。首先,利用传统图像处理技术对无人机采集回的漂浮物污染严重的河流视频设计算法,算法可对视频帧图像进行河道提取,河道提取准确率达83.47%,为进一步提高识别准确率,在原算法基础上添加河道区域矩形相似度判断,使河道提取准确率提升了2.65%,同时,算法对河道提取失败的情况进行纠偏操作,最终河道提取准确率达92.31%。其次,利用该提取算法对采集回的视频进行河道提取,并将河道区域保存为图像,同时剔除无河道图像。最后,利用标注软件Label Image对保存图像进行漂浮物标注,保存生成漂浮物数据集。(2)以河流视频截取图像为样本并采用软数据增强技术对漂浮物图像进行一定扩充,利用多种特征提取网络的SSD和Faster R-CNN深度网络进行样本训练并比较结果。实验结果表明,基于Res Net-101的SSD和Faster R-CNN深度网络模型召回率分别为61.67%和58.83%,F1值分别为71.29%和69.55%,准确率分别为84.47%和85.05%。经实验数据对比分析,基于Res Net-101的SSD深度网络提高了河流漂浮物的精确检测。利用基于Mobile Net提取网络的SSD和Faster R-CNN深度网络模型进行样本训练并比较结果。实验结果表明,基于Mobile Net的SSD和Faster R-CNN网络模型准确率为77.12%和78.14%,F1值为58.15%和56.58%,每秒检测帧数为3.87帧和2.67帧。经实验数据对比分析,基于Mobile Net的SSD深度网络模型识别速度更快。(3)设计与实现河道漂浮物智能检测系统。通过设计河道区域检测算法并分析深度网络模型的性能,使用适用于Android端的多种技术,设计了一种基于深度学习的河道漂浮物智能检测系统的解决方案。

关键词：河道提取漂浮物检测深度学习目标检测智能检测系统

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平原河网地区SWAT模型子流域概化方法

北京师范大学学报（自然科学版） 2011年第4期47卷 415-418页

作者：罗运祥苏保林李卉袁军营张倩北京师范大学水科学研究院水沙科学教育部重点实验室北京100875

针对平原河网地区SWAT模型子流域概化过程中存在的主要问题:1)基于DEM提取的河道和流域与实际不符;2)平原河网地区河道常分汊或呈网状,使SWAT模型无法识别;3)水利工程影响汇流过程,分别提出了相应的解决方案:1)基于高程值对原始DEM进行... 详细信息

针对平原河网地区SWAT模型子流域概化过程中存在的主要问题:1)基于DEM提取的河道和流域与实际不符;2)平原河网地区河道常分汊或呈网状,使SWAT模型无法识别;3)水利工程影响汇流过程,分别提出了相应的解决方案:1)基于高程值对原始DEM进行修正或人工绘制河道和子流域;2)将分汊河道处理成跨流域调水或对网状河流进行合理概化;3)人工划定子流域和增设虚拟水库.该方法在案例研究区的应用结果表明子流域概化结果比较符合平原河网地区实际水文过程,能够满足后续模型构建和应用的要求.

关键词：平原河网 SWAT模型 DEM修正河道提取子流域概化