首页 > 新闻频道 > 卫星应用 > 正文

基于KOMPSAT-3A高分辨率多光谱影像进行土地覆盖分类

2017-08-21 11:44:14来源:《applied sciences》 编辑:乌冬喵浏览:

韩国KOMPSAT系列卫星是韩国航空航天研究所(KARI)开发的多用途卫星系统,其中KOMPSAT-3A卫星是目前该系列卫星中分辨率最高的。KOMPSAT-3A卫星星下点多光谱分辨率为1.6米,星下点全色分辨率为0.4米,其影像可广泛用于环境、农业和海洋科学等相关研究中。本文中采用马氏距离分类法(MahD)、最小距离分类法(MinD)、最大似然分类法(ML)和支持向量机分类法(SVM)这四种遥感影像监督分类方法对KOMPSAT-3A卫星高分辨率多光谱影像进行土地覆盖分类。

该研究的流程大致如下:

研究流程

本文中的研究区域选择韩国西南部扶安郡附近,占地面积约25平方公里。该区域包含了各种地物类型,大部分为裸露的农田,周边还有森林和居民区,道路纵横,一条河流从研究区中心穿流而过。

研究区域所在位置

研究区域假彩色影像

本文使用了拍摄于2016年6月17日的KOMPSAT-3A高分辨率多光谱数据。上图(a)中展示了整幅自然彩色影像及研究区的基本位置,图(b)为研究区的假彩色影像。这份数据质量良好,无云。这份数据的波段信息及分辨率如下表所示。

波段序号 波段名称 波段范围(nm) 空间分辨率(m)
1 蓝(B) 450-520 2.2
2 绿(G) 520-600 2.2
3 红(R) 630-690 2.2
4 近红外(NIR) 760-900 5.5
5 全色 450-900 0.55

分类过程如下:

首先,将经过辐射校正的各单波段影像合成一个多波段影像,然后借助地理参考在arcgis 10.3软件中进行几何校正。由于该数据仅有四个波段,为了获取到更好的分类结果,需将四个波段两两配对计算比率(B/G,B/R,B/NIR,G/R,G/NIR 和 R/NIR),再算出归一化差异植被指数NDVI和归一化差异水指数NDWI,最后再将这几个比率算出的8个波段和原有的4波段进行合成,最终得到一个具有12波段的多光谱图像。NDVI和NDWI的计算公式如下:

NDVI=(NIR-R) / (NIR+R)

NDWI=(G-NIR)/(G+NIR)

 

各个比率计算结果(图(a)蓝波段和绿波段的比率;图(b)绿波段和红波段的比率;图(c)归一化差异植被指数NDVI;图(d)归一化差异水指数NDWI)

在研究区域中按地物类型随机抽取多边形,多边形内的所有像素都转换为点,这些点被分成两份——70%(共76700像素)和30%(共32900像素),分别作为训练样本和验证样本。为了起到更好的验证目的,这些点的分配过程是随机的。

训练样本及验证样本(图(a)研究区域中的随机抽样多边形;图(b)某抽样多边形放大图;图(c)抽样多边形中像素点随机分配,红色为训练样本,蓝色为验证样本。)

土地覆盖类型共分为5种:农田、裸地、建筑区、植被和水体。在ENVI 5.1软件中将上述训练样本和验证样本输入,再选择不同的分类器(马氏距离分类法(MahD)、最小距离分类法(MinD)、最大似然分类法(ML)和支持向量机分类法(SVM))便能完成四种不同的土地覆盖分类及其验证。最后从混淆矩阵中可以算出用户精度(UA)、制图精度(PA)、总体分类精度(OA)和Kappa系数,以确定分类结果的精度和可靠性。

下面两张图展示了使用原始4波段数据的四种分类结果和使用复合12波段数据的四种分类结果。

原始4波段分类结果:(a)马氏距离分类法MahD;(b)最小距离分类法MinD;(c)最大似然分类法ML;(d)支持向量机分类法SVM。

复合12波段分类结果:(a)马氏距离分类法MahD;(b)最小距离分类法MinD;(c)最大似然分类法ML;(d)支持向量机分类法SVM。

下表中可以看到使用原始4波段数据的四种分类结果和使用复合12波段数据的四种分类精度:

数据 分类方法 水体 植被 耕地 裸地 建筑区 OA kappa系数
PA UA PA UA PA UA PA UA PA UA
原始4波段数据 马氏距离 100 90.85 96.48 52.39 78.47 92.96 84.56 85.6 51.84 98.49 80.93 0.682
最小距离 100 38.46 91.09 48.74 65.84 90.87 47.69 53.77 24.51 60.83 67.33 0.493
最大似然 99.33 100 97.36 68.57 87.11 99 98.49 71.8 69.77 85.76 88.9 0.812
支持向量机 99.69 100 76.62 83.18 95.94 93.52 96.55 90.25 86.2 97.66 92.46 0.862
复合12波段数据 马氏距离 99.69 100 96.32 70.84 90.34 97.07 97.37 82.86 68.98 99.89 90.68 0.838
最小距离 100 38.46 91.09 48.74 65.84 90.87 47.69 53.77 24.51 60.83 67.33 0.493
最大似然 99.59 100 98.65 58.9 81.33 99.44 99.14 92.07 92.34 85.27 87.2 0.791
支持向量机 99.74 100 83.36 85.98 96.47 95.24 97.41 91.42 87.11 97.25 93.98 0.89
PA、UA和OA分别为制图精度、用户精度和总体分类精度,全部用百分比表示。

从最终的分类结果中可以知道,四种方法中,马氏距离和支持向量机两种方法能获得更好的分类精度,并且能够通过添加派生波段进一步改善分类精度,而最小距离法则得到最差的分类效果,并且无法进一步改善,另外,最大似然分类法不适合采用复合波段进行分类。

 

本文是根据期刊《applied sciences》中的论文归纳而得。

原文标题:Land Cover Classification Using a KOMPSAT-3A Multi-Spectral Satellite Image

原文作者:Tri Dev Acharya, In Tae Yang and Dong Ha Lee

原作者单位:韩国江原大学土木工程系

声明:本站发布此文章意在传递信息,并不表明同意其观点或证实其描述,仅供大家学习交流与分享。

热门资讯

解决Google Earth 无法连接服务器方法
解决Google Earth 无法连接服务器方法

谷歌地球变谷歌黑洞啦~!从昨日中午起就有论坛007

不一样的世界地图
不一样的世界地图

世界地图的基本构架形成于16—18世纪,后来就无大

谷歌地球看海南文昌卫星发射中心规划图
谷歌地球看海南文昌卫星发射中心规划图

文昌航天发射中心位于中国海南省文昌市附近约北纬

南沙群岛现状地图
南沙群岛现状地图

虽然历史和法理依据均证明,南沙群岛的主权毫无疑

广州增城市新塘镇事件地图
广州增城市新塘镇事件地图

我叔叔有个工厂,所以养了十几条狗看家护院。有外

卫星图片看被菲律宾强占的我南海9大岛礁
卫星图片看被菲律宾强占的我南海9大岛礁

南沙群岛自古以来就是中国领土的一部分,而,随着

让油价不再飞涨——上海打折加油站地图上线
让油价不再飞涨——上海打折加油站地图上线

 2月25日,由折扣网站“爱折客”牵头组织、部分

利比亚地图 分析最新局势
利比亚地图 分析最新局势

3月8日,一年一度的国际妇女节,特别的是,今年的

Google地图Android版正式支持离线包下载
Google地图Android版正式支持离线包下载

心心念念“无网亦可用”的离线地图终于正式上线了

关于Google的Hosts无法访问原因
关于Google的Hosts无法访问原因

近日,多个Google 在国内的Hosts的IP地址都失效

关于上帝之眼| 招贤纳士| 意见反馈| 联系我们| 网站地图| 友情链接| 卫星库| 地球论坛| 艾拉斯贝太空网

©2005-2017 Godeyes,cn Interactive. All rights reserved 上帝之眼版权所有

桂ICP备13002970号-2

网警 联系电话