面向对象的太湖流域典型地区土地利用信息提取研究
摘要：近年来高分辨率遥感影像得到了广泛应用，面向对象的高分辨率遥感影像信息提取技术得到了迅速的发展，高空间分辨率的影像在土地利用信息提取的研究中的应用也越来越广。随着社会的发展，土地利用地理信息获取与更新变得越来越重要，高分遥感影像为其提供了丰富的数据源。但城市化的步伐越来越快，土地利用情况不断变化，如何快速、高效的实现土地利用信息提取具有重要意义。目前，面向对象的遥感影像分析土地利用信息提取方面具有不可比拟的优势，具有一定的研究意义。 本文以土地利用状况最为复杂的太湖流域的典型地区--宜溧河流域为研究对象，采用国内较为先进的资源卫星三号的高分辨率遥感影像，通过eCognition软件的面向对象技术对这一地区的土地利用信息进行提取。主要通过高分遥感影像处理、分割参数的确定和分割尺度的选择、影像分类和土地利用信息提取，最后得到宜溧河流域的土地利用图，研究结果显示：宜溧河流域总面积为31.19万公顷，其中水田的面积最大，占总面积的38.66%，围网的面积最小，占总面积的0.27%。水田主要分布在流域西部地区，草地和马尾松林主要分布在流域东南地区，村落零散分布在流域的各个地区，城镇分布集中，水体以池塘为主。并通过野外实地验证和结合Google earth对图像分类结果进行了验证，结果显示本研究分类结果精确度高，土地利用提取可靠。
目录
摘要 3
关键词 3
Abstract 3
Keywords 3
引言 4
1 材料与方法 4
1.1 研究材料 4
1.1.1 研究区的概况及数据资料 4
1.1.2 易康软件的介绍及其主要特点 5
1.2 研究方法 5
1.2.1 遥感影像分割技术及分割尺度 5
1.2.2 面向对象的分类方法 6
2 结果与分析 6
2.1 遥感影像的预处理 6
2.2 遥感影像的分割的结果 7
2.3 遥感影像的分类 7
2.4 宜溧河流域土地利用信息提取结果 7
3 讨论 9
3.1 影像分割的注意点 9
3.2 面向对象分类方法的优点 10
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
> 3.3 处理结果精度判断 10
3.4 全文总结 10
致谢 11
参考文献 11
基于面向对象的太湖流域典型地区土地利用信息提取研究
Land Use Information Extraction and Study based on Objectoriented of a Typical Area in The Taihu Lake
Student major in agricultural resources and environment Gan Liu
Tutor Zhaofu Li
引言
引言 随着高分辨率遥感卫星的发展，具有丰富的几何结构和纹理信息的高分辨率遥感影像扩充了人们的视野，同时又为遥感信息提取技术提供了新的发展机遇。传统的遥感信息提取方法都建立在像素的统计特征基础上，很少利用地物的形状、几何结构等信息，分类精度较低、效率不高，而且依赖解译人员，很大程度上不具备重复性。为了更好地利用高分辨率遥感影像的丰富信息，实现高分辨率遥感影像的信息提取，面向对象的影像分析方法应运而生，它所处理的信息不再是低层次的像素,而是经过多尺度分割之后的目标对象[1]。与像素层面的分析方法相比，影像分析和理解的层次有了很大的提高和进步。尤其是第一个面向对象的影像分析软件eCognition的出现，更加速了该方法的发展。本文就基于eCognition进行研究。
太湖流域土地利用一直是国内学者研究热点，由于流域完整的土地利用数据获取难度较大，利用遥感影像来解译全流域土地利用动态变化具有一定的现实意义 [2]。同时，作为太湖流域的子流域之一，宜溧河流域土地利用信息复杂，且经济发展迅速，土地利用变化迅速，通过遥感影像的解译来获取土地利用数据更加快捷、准确、方便。
1.材料与方法
1.1 研究材料
1.1.1 研究区的概况及数据资料
宜溧河流域位于太湖西部，江苏省南部。流域中下游地区河道主要由南溪河(即宜溧河)、北溪河(溧阳境内称为中河)、北河、丹金溧漕河、孟津河以及武宜运河等构成。下游的宜兴市境内分布有西氿、团氿及东氿3个相互连通的小型湖泊以及都山荡、马公荡、阳山荡、莲花荡等湖荡。流域南部宜溧山区来水主要汇入南溪河及中河并经西氿、团氿、东氿调蓄后经大浦港、陈东港等入太湖河道汇入太湖。流域北部茅山丘陵地区的来水主要汇入北河[22]。土地利用主要为林地、耕地、居民地、果园、草地和水体[23]。宜漂河流域共包含42个乡镇，区域内人口密集，经济高度发达，污染负荷高，水质恶化，尤其是氮磷污染严重，流域产生的污染物通过各种水系直接或间接地排入太湖，是太湖流域水环境治理的重点和难点。宜溧河流域的地理位置见图21：
图11 宜溧河流域的地理位置
资源三号（ZY3）卫星是中国第一颗自主的民用高分辨率立体测绘卫星，于
2012年1月9日发射成功。是中国首颗民用高分辨率光学传输型立体测图卫星，有效载荷主要有:地面分辨率2. 1 m的高分辨率正视全色相机一台、地面分辨率优于3. 5 m的前视、后视全色相机两台以及地面分辨率优于5. 8 m的正视多光谱相机一台[24]。
资源三号卫星影像数据作为一种新型遥感影像数据源，有着空间分辨率高、动态范围大、具备立体成像能力等优点，因此该卫星数据不仅在测绘领域有着广泛用途，在环境保护、资源调查、应急救灾等领域也有着广阔的应用前景。该卫星主要应用于长期、连续、稳定、快速地获取覆盖全国的高分辨率立体影像和多光谱影像以及辅助数据，开展国土资源调查和监测[25]。本文所采用的是该卫星2013年太湖流域的影像数据。
1.1.2 易康软件的介绍及其主要特点
eCognition软件是基于目标信息的遥感信息提取软件，它采用决策专家系统支持的模糊分类算法，突破了传统商用遥感软件单纯基于光谱信息进行影像分类的局限性，提出了革命性的分类技术一面向对象的分类方法，大大提高了高空间分辨率数据的自动识别精度，有效地满足了科研和工程应用的需要[26]。
1.2 研究方法
1.2.1 遥感影像分割技术及分割尺度
影像分割((Image segmentation)是一种重要的影像分析技术，是指把影像分成各具特性的区域并提取出所研究区域的技术和过程。影像分割是由影像处理到影像分析的关键步骤，在影像处理中有着重要的地位[27]。影像分割基于影像对象的光谱、几何特征为基础,采用区域生长方法,从一个像元开始到区域生成,由较小影像对象逐渐合并为较大的影像对象,形成多个具有相似大小影像对象多边形，影像信息分割时尺度的选择直接了决定以后分类结果精度高低。
首先在eCognition 中创建工程，选择实验区域，对其进行多尺度分割实验。实验结果表明对于不同的地物类别，分割参数也随之不同，获得影像对象的所用的分割尺度也不同[28]。影像对象所反映的信息直接影响地物提取效果，因此合理的设置对应的分割参数是非常有必要的。最主要的分割参数为形状因子和紧密度，随着形状因子的增大，影像对象逐渐明朗化，呈现符合其自身特性的形状；但是随着紧致因子的增大，影像对象逐渐均匀化，没有明显的形状特征[29]。各种地物在大小、形状、纹理等多方面存在很大的差异，最优分割尺度可以使获得与地物类相关特征比较吻合的地物对象。而在影像处理过程中分割尺度过大，会使目标对象异质化严重，不足以把握细节信息；而分割尺度过小，目标对象过于破碎，工作量大；两者均不利于后期处理[30]。
目录
摘要 3
关键词 3
Abstract 3
Keywords 3
引言 4
1 材料与方法 4
1.1 研究材料 4
1.1.1 研究区的概况及数据资料 4
1.1.2 易康软件的介绍及其主要特点 5
1.2 研究方法 5
1.2.1 遥感影像分割技术及分割尺度 5
1.2.2 面向对象的分类方法 6
2 结果与分析 6
2.1 遥感影像的预处理 6
2.2 遥感影像的分割的结果 7
2.3 遥感影像的分类 7
2.4 宜溧河流域土地利用信息提取结果 7
3 讨论 9
3.1 影像分割的注意点 9
3.2 面向对象分类方法的优点 10
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
> 3.3 处理结果精度判断 10
3.4 全文总结 10
致谢 11
参考文献 11
基于面向对象的太湖流域典型地区土地利用信息提取研究
Land Use Information Extraction and Study based on Objectoriented of a Typical Area in The Taihu Lake
Student major in agricultural resources and environment Gan Liu
Tutor Zhaofu Li
引言
引言 随着高分辨率遥感卫星的发展，具有丰富的几何结构和纹理信息的高分辨率遥感影像扩充了人们的视野，同时又为遥感信息提取技术提供了新的发展机遇。传统的遥感信息提取方法都建立在像素的统计特征基础上，很少利用地物的形状、几何结构等信息，分类精度较低、效率不高，而且依赖解译人员，很大程度上不具备重复性。为了更好地利用高分辨率遥感影像的丰富信息，实现高分辨率遥感影像的信息提取，面向对象的影像分析方法应运而生，它所处理的信息不再是低层次的像素,而是经过多尺度分割之后的目标对象[1]。与像素层面的分析方法相比，影像分析和理解的层次有了很大的提高和进步。尤其是第一个面向对象的影像分析软件eCognition的出现，更加速了该方法的发展。本文就基于eCognition进行研究。
太湖流域土地利用一直是国内学者研究热点，由于流域完整的土地利用数据获取难度较大，利用遥感影像来解译全流域土地利用动态变化具有一定的现实意义 [2]。同时，作为太湖流域的子流域之一，宜溧河流域土地利用信息复杂，且经济发展迅速，土地利用变化迅速，通过遥感影像的解译来获取土地利用数据更加快捷、准确、方便。
1.材料与方法
1.1 研究材料
1.1.1 研究区的概况及数据资料
宜溧河流域位于太湖西部，江苏省南部。流域中下游地区河道主要由南溪河(即宜溧河)、北溪河(溧阳境内称为中河)、北河、丹金溧漕河、孟津河以及武宜运河等构成。下游的宜兴市境内分布有西氿、团氿及东氿3个相互连通的小型湖泊以及都山荡、马公荡、阳山荡、莲花荡等湖荡。流域南部宜溧山区来水主要汇入南溪河及中河并经西氿、团氿、东氿调蓄后经大浦港、陈东港等入太湖河道汇入太湖。流域北部茅山丘陵地区的来水主要汇入北河[22]。土地利用主要为林地、耕地、居民地、果园、草地和水体[23]。宜漂河流域共包含42个乡镇，区域内人口密集，经济高度发达，污染负荷高，水质恶化，尤其是氮磷污染严重，流域产生的污染物通过各种水系直接或间接地排入太湖，是太湖流域水环境治理的重点和难点。宜溧河流域的地理位置见图21：
图11 宜溧河流域的地理位置
资源三号（ZY3）卫星是中国第一颗自主的民用高分辨率立体测绘卫星，于
2012年1月9日发射成功。是中国首颗民用高分辨率光学传输型立体测图卫星，有效载荷主要有:地面分辨率2. 1 m的高分辨率正视全色相机一台、地面分辨率优于3. 5 m的前视、后视全色相机两台以及地面分辨率优于5. 8 m的正视多光谱相机一台[24]。
资源三号卫星影像数据作为一种新型遥感影像数据源，有着空间分辨率高、动态范围大、具备立体成像能力等优点，因此该卫星数据不仅在测绘领域有着广泛用途，在环境保护、资源调查、应急救灾等领域也有着广阔的应用前景。该卫星主要应用于长期、连续、稳定、快速地获取覆盖全国的高分辨率立体影像和多光谱影像以及辅助数据，开展国土资源调查和监测[25]。本文所采用的是该卫星2013年太湖流域的影像数据。
1.1.2 易康软件的介绍及其主要特点
eCognition软件是基于目标信息的遥感信息提取软件，它采用决策专家系统支持的模糊分类算法，突破了传统商用遥感软件单纯基于光谱信息进行影像分类的局限性，提出了革命性的分类技术一面向对象的分类方法，大大提高了高空间分辨率数据的自动识别精度，有效地满足了科研和工程应用的需要[26]。
1.2 研究方法
1.2.1 遥感影像分割技术及分割尺度
影像分割((Image segmentation)是一种重要的影像分析技术，是指把影像分成各具特性的区域并提取出所研究区域的技术和过程。影像分割是由影像处理到影像分析的关键步骤，在影像处理中有着重要的地位[27]。影像分割基于影像对象的光谱、几何特征为基础,采用区域生长方法,从一个像元开始到区域生成,由较小影像对象逐渐合并为较大的影像对象,形成多个具有相似大小影像对象多边形，影像信息分割时尺度的选择直接了决定以后分类结果精度高低。
首先在eCognition 中创建工程，选择实验区域，对其进行多尺度分割实验。实验结果表明对于不同的地物类别，分割参数也随之不同，获得影像对象的所用的分割尺度也不同[28]。影像对象所反映的信息直接影响地物提取效果，因此合理的设置对应的分割参数是非常有必要的。最主要的分割参数为形状因子和紧密度，随着形状因子的增大，影像对象逐渐明朗化，呈现符合其自身特性的形状；但是随着紧致因子的增大，影像对象逐渐均匀化，没有明显的形状特征[29]。各种地物在大小、形状、纹理等多方面存在很大的差异，最优分割尺度可以使获得与地物类相关特征比较吻合的地物对象。而在影像处理过程中分割尺度过大，会使目标对象异质化严重，不足以把握细节信息；而分割尺度过小，目标对象过于破碎，工作量大；两者均不利于后期处理[30]。
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