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探索自动化的激光点云分类方法对于三维建模、城市土地分类、DEM制图等应用具有重要作用。考虑到现有的点云分类算法在提取依赖邻域结构的特征参数时面临邻域尺度的选择难、数据维度高、计算复杂,并且缺乏对分类特征参数的重要性评估和选择等问题,本文提出了基于随机森林的机载LiDAR点云数据降维与分类方法。在分析点云数据的高程、回波、强度等属性特征的基础上,提取归一化高度、高度统计量、表面特征、空间分布特征、回波特征及强度特征6大类特征参数,并构建多尺度特征参数,运用随机森林的特征选择算法对分类特征集进行优化,然后进行点云分类。试验结果表明,基于随机森林的特征选择方法可以有效地降低特征维度,并且使得总体分类精度达到94.3%（Kappa系数为0.922）,相比于使用全部特征分类和SVM分类方法而言,该方法的总体分类精度均有一定程度的提高;特征的重要性度量结果表明,归一化高度特征在点云分类中所起的作用最大。 相似文献
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WorldView-2纹理的森林地上生物量反演 总被引：1，自引：0，他引：1
使用高空间分辨率卫星WorldView-2的多光谱遥感影像,构建植被指数和纹理因子等遥感因子与森林地上生物量的关系方程,并计算模型估测精度和均方根误差,探索高分辨率数据的光谱与纹理信息在温带森林地上生物量估测应用中的潜力。以黑龙江省凉水自然保护区温带天然林及天然次生林为研究对象,通过灰度共生矩阵(GLCM)、灰度差分向量(GLDV)及和差直方图(SADH)对高分辨率遥感影像进行纹理信息提取,并利用外业调查的74个样地地上生物量与遥感因子建立参数估计模型。提取的遥感因子包括6种植被指数(比值植被指数RVI、差值植被指数DVI、规一化植被指数NDVI、增强植被指数EVI、土壤调节植被指数SAVI和修正的土壤调节植被指数MSAVI)以及3类纹理因子(GLCM、GLDV和SADH)。为避免特征变量个数较多对估测模型造成过拟合,利用随机森林算法对提取的遥感因子进行特征选择,将最优的特征变量输入模型参与建模估测。采用支持向量回归(SVR)进行生物量建模及验证,结果显示选入模型的和差直方图均值(sadh_mean)、灰度共生矩阵方差(glcm_var)和差值植被指数(DVI)等遥感因子对森林地上生物量有较好的解释效果;植被指数+纹理因子组合的模型获得较精确的AGB估算结果(R2=0.85,RMSE=42.30 t/ha),单独使用植被指数的模型精度则较低(R~2=0.69,RMSE=61.13 t/ha)。 相似文献
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利用随机森林的高分一号遥感数据进行城市用地分类 总被引：6，自引：0，他引：6
为了探究国产高分一号卫星遥感影像数据面向城市用地分类的实际应用方法和效果,本文以北京市某区域为例,基于高分一号PMS数据,使用随机森林、支持向量机、最大似然法3种分类器进行了城市用地分类对比研究。结果表明,随机森林和支持向量机的总体分类精度明显优于最大似然法;最大似然法在运算时间上明显优于随机森林和支持向量机。综合分析发现,随机森林算法表现更优。它既能保证分类精度,又能保持一定的时间效率,更适合高分辨率、大数据量、多特征参数的高分一号遥感影像分类的实际生产应用。 相似文献
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针对从中分辨率遥感影像中提取果园种植信息所面临的特征维数高、提取精度低等问题,采用随机森林算法进行特征优选,进而提取脐橙果园种植信息.以重庆奉节为研究区,首先选取春、秋、冬3季Landsat 8 OLI遥感数据生成光谱特征、植被指数特征和纹理特征,并结合地形因子构建初始特征集;再通过随机森林算法确定优选特征集;最后基于随机森林分类器,利用初始特征集和优选特征集进行脐橙果园的提取实验,并对各实验结果进行了精度评估和对比分析.研究结果表明,基于随机森林算法构建的优选特征集能在降低特征维度的情况下获得较高的精度,总体精度和Kappa系数分别为90.71％和0.89. 相似文献
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高分辨率遥感影像的随机森林变化检测方法 总被引：3，自引：0，他引：3
基于面向对象分析(OBIA)的遥感影像变化检测研究已取得显著的进展,代表了遥感影像变化检测的发展范式,未来是发展更加智能的解译分析方法。随机森林作为一种新的机器学习算法,其预测效果和性能稳定性要优于许多单预测器和集成预测方法。本文充分利用OBIA及随机森林机器学习算法的优势,提出了利用随机森林进行面向对象的遥感影像变化检测。首先基于熵率对影像进行超像素分割,通过最优超像素个数评价指数来获取最佳的影像分割结果,并提取每个超像素在前、后时相影像上的光谱特征和Gabor特征作为随机森林的特征输入数据,用于模型的训练。在初始像素级检测结果之上,自动进行分类样本选择并构建分类器模型,用训练好的模型来提取最终的变化区域。利用Quickbird、IKONOS、SPOT-5等3组多光谱影像进行试验,结果表明,本文方法在变化检测精度上要优于对比方法。 相似文献
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针对随机森林算法进行土地覆盖分类时无法确定参数组合以得到最优分类结果的问题,该文提出了两种随机森林算法的参数优化方法。以北京市昌平区为研究区,应用Landsat TM影像,实现了基于光谱值、纹理特征和专题特征的随机森林土地覆盖分类。采用改进网格法和遗传算法对随机森林算法的参数进行选择与优化,比较了改进的网格法和遗传算法方法找到的参数组合最优解,并将优化参数后的随机森林算法与传统的最大似然法及未经参数优化的随机森林算法对比。实验结果验证了随机森林算法在土地覆盖分类上的适用性和稳定性,且该文提出的基于参数优化的随机森林算法能得到更高的分类精度。 相似文献
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面向对象的覆膜农田信息遥感表征方法 总被引：1，自引：0，他引：1
为解决复杂土地利用背景下覆膜农田信息遥感提取方法缺乏的问题,该文以河套灌区为研究区,以Sentinel-2A卫星数据为基础,结合面向对象影像分析和随机森林算法,开展了复杂土地利用背景下灌水与无灌水覆膜农田信息遥感同步提取研究。首先进行遥感影像尺度分割研究,优选出最佳分割尺度。在此基础上,提取光谱特征、纹理特征、几何特征,获取优化特征子集,并采用随机森林机器学习算法表征覆膜农田信息。研究表明,结合利用Sentinel-2A数据与OBIA方法能够有效表征覆膜农田信息,总体精度达93.03%,Kappa系数为0.91;其中,灌水覆膜农田用户精度为91.35%,制图精度为88.57%;无灌水覆膜农田用户精度为97.10%,制图精度为98.63%。研究证明了Sentinel-2A卫星数据和OBIA方法和机器学习算法在覆膜农田信息遥感表征中的应用潜力,能够为地物信息遥感表征研究中提供参考依据。 相似文献
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特征选择是提高农作物分类精度的一个重要手段.本文基于时序Sentinel-2影像提取影像的波段特征、植被指数、纹理特征,以这三类特征构建分类特征集,使用随机森林算法对分类特征集进行特征选择和分类实验.根据分类混淆计算的研究区总体分类精度为92.5％,Kappa系数为0.904,高精度地提取了研究区内冬小麦、大蒜等主要冬季作物的种植信息,这表明随机森林算法在对特征降维的同时,也能保证较高的分类精度. 相似文献
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森林地上生物量的极化相干层析估计方法 总被引：2，自引：1，他引：1
基于微波的后向散射系数估计森林地上生物量(AGB)易受后向散射系数饱和的影响,而利用森林高度,根据生长方程估计AGB,却没有考虑和AGB密切相关的林分密度、树种组成、林层垂直分布等空间结构特征的作用,针对这些问题,提出一种基于极化相干层析(Polarization Coherence Tomography,PCT)技术的AGB估计方法。基于德国宇航局(DLR)机载SAR系统(ESAR)获取的特劳斯坦(Traunstein)试验区L-波段极化干涉SAR(PolInSAR)数据,通过对具有不同AGB水平的典型林分的相对反射率函数曲线的分析,定义了9个与AGB具有相关性的特征参数。然后基于20个林分的实测AGB数据,以林分尺度上这9个特征参数的平均值为自变量,以实测林分平均AGB为因变量,采用逐步回归分析法构建了AGB估测模型,并对该模型进行评价,对影响模型估计精度的因素进行分析,结果表明,由PCT提取的相对反射率函数特征参数对AGB很敏感,充分利用相对反射率函数信息可提高AGB估计精度。 相似文献
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结合机载、星载激光雷达对GLAS(地球科学激光测高系统)光斑范围内的森林地上生物量进行估测,并利用MODIS植被产品以及MERIS土地覆盖产品进行了云南省森林地上生物量的连续制图。机载LiDAR扫描的260个训练样本用于构建星载GLAS的森林地上生物量估测模型,模型的决定系数(R2)为0.52,均方根误差(RMSE)为31Mg/ha。研究结果显示,云南省总森林地上生物量为12.72亿t,平均森林地上生物量为94Mg/ha。估测的森林地上生物量空间分布情况与实际情况相符,森林地上生物量总量与基于森林资源清查数据的估测结果相符,表明了利用机载LiDAR与星载ICESatGLAS结合进行大区域森林地上生物量估测的可靠性。 相似文献
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森林地上生物量遥感反演方法综述 总被引：9，自引：0，他引：9
森林地上生物量反演对理解和监测生态系统及评估人类生产生活的影响有着重要作用,日益发展的遥感技术使全球及大区域的生物量估算成为可能。近年来,不同的遥感技术和反演方法被广泛用于估算森林生物量。本文首先总结了现有的全球及区域生物量产品及其不确定性,然后综述了3类方法在森林地上生物量遥感反演中的应用,即基于单源数据的参数化方法、基于多源数据的非参数化方法和基于机理模型的反演方法,阐述了各类反演方法的特点、优势及局限性。最后从机理模型研究、多源遥感数据协同、生物量季节变化研究和遥感数据源不断丰富4个方面对今后的生物量遥感反演研究进行了展望。 相似文献
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集成Landsat OLI和机载LiDAR条带数据的亚热带森林生物量制图 总被引：1，自引：0，他引：1
以亚热带天然次生林为研究对象,借助一个条带的少量LiDAR点云数据和覆盖整个研究区的免费Landsat OLI多光谱数据,并结合地面实测数据,探索森林生物量低成本高精度制图方法。首先,提取了OLI和LiDAR特征变量,并与地上和地下生物量进行相关分析以筛选变量;然后,借助LiDAR数据覆盖区的样地和条带LiDAR数据构建"LiDAR生物量模型";再从LiDAR反演生物量的结果中进行采样,结合OLI特征变量构建"LiDAR-OLI模型";最后,与单独使用OLI多光谱数据建立的"OLI估算模型"结果进行比较,分析精度并验证新方法的效果。结果表明,"LiDAR-OLI模型"对地上和地下生物量的模型拟合效果较好且均优于"OLI模型",且其交叉验证的精度也较高并优于"OLI模型",从而证明了新方法的可靠性及有效性。本研究为主、被动遥感技术在中小尺度上协同反演森林参数提供了实验基础,也为基于全覆盖免费OLI多光谱数据及条带LiDAR数据的低成本森林生物量制图探索了技术路线。 相似文献
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激光雷达森林参数反演研究进展 总被引：6，自引：0，他引：6
激光雷达通过发射激光能量和接收返回信号的方式,来获取高精度的森林空间结构和林下地形信息。全波形激光雷达通过记录返回信号的全部能量,得到亚米级植被垂直剖面;离散回波激光雷达记录的单个或多个回波,表示来自不同冠层的回波信号。星载激光雷达一般采用全波形或光子计数激光剖面系统,仅能获取卫星轨道下方的单波束或多波束数据,用于区域/全球范围的森林垂直结构及变化观测。机载激光雷达多采用离散回波或全波形激光扫描系统,能够获取飞行轨迹下方特定视场范围内的扫描数据,用于林分/区域范围的森林结构观测。地基激光雷达多采用离散回波激光扫描系统,获取以测站为中心的球形空间内扫描数据,用于单木/样地范围的森林结构观测。激光雷达单木因子估测方法可分为CHM单木法、NPC单木法和体元单木法3类。CHM单木法通过局部最大值识别树冠顶点,采用区域生长或图像分割算法识别树冠边界或树冠主方向,NPC单木法一般通过空间聚类或形态学算法识别单木,体元单木法在3维体元空间采用区域生长或空间聚类算法识别树冠。根据激光雷达冠层高度分布可以估测林分因子,冠层高度分布特征来自于离散点云或全波形。多时相激光雷达可用于森林生长量、生物量变化等监测,以及森林采伐、灾害等引起的结构变化监测。随着激光雷达技术的发展,它将在森林调查、生态环境建模等生产与科学研究领域中得到更为广泛的应用。 相似文献
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The prediction of tropical forest attributes using airborne laser scanning (ALS) is becoming attractive as an alternative to traditional field measurements. Area-based ALS inventories require a set of representative field plots from the study area, which may be difficult to obtain in tropical forests with limited accessibility. This study investigates the effect of sample-plot selection in Nepal, based on two accessibility factors: distance to road and degree of slope. The sparse Bayesian method was employed in the model to estimate above-ground biomass (AGB) with an independent validation dataset for model validation. Study findings showed that the sample plot distance and slope had a considerable effect on the accuracy of the AGB estimation, because the forest structure varied according to the level of accessibility. Thus, the field sample plots that are used in model construction should cover the full range of sample plot distances and slopes occurring within the area. 相似文献
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本研究以1987年5月30日接收的法国SPOT卫星标准假彩色合成影像为主要信息源,对大兴安岭阿木尔林业局火灾造成的林地损失进行了研究。文中着重介绍了面积量算方法、原理和误差;选取适量地面样地,用抽样统计和角规辅助目测方法计算蓄积损失并与二类调查结果进行比较;在影像上按火烧等级的判读结果、现地景观与烧死率─火灾的定量描述,及三者之间的一致性。结果表明,应用SPOT卫星资料,按本研究所介绍的方法进行火灾损失估计,可快速、经济地获得所需结果,并可满足精度要求。 相似文献
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森林高度是反映森林资源数量和质量的重要参数,极化干涉合成孔径雷达PolInSAR （Polarimetric Synthetic Aperture Radar Interferometry）技术在森林高度反演中极具潜力。由于森林散射特征受波长影响明显,由此引起的散射机理差异使得基于PolInSAR技术反演的森林高度结果具有很大的不确定性。为了定量化该不确定性的影响,本文以模拟森林场景为例,对PolInSAR技术森林高度反演中常用的4种方法——极化相位中心高度估测法、复相干相位中心差分法、复相干幅度反演法以及相干幅度、相位联合反演法,以及它们在常用的4个微波波段P、L、C和X中的森林高度估测结果进行了分析;明确了匀质森林场景中,算法、波段选择引起的森林高度估测结果的不确定性。研究结果表明：在森林场景基本一致的情况下,估测算法的选择直接影响森林高度估测结果,其中复相干幅度反演法在4个波段的估测结果中精度均最高,但各估测点的估测结果离散度及不确定度较大。波长对4类估测方法估测结果的影响差异明显：复相干幅度反演法的反演结果几乎不受波长的影响,而相干幅度、相位联合反演法受波长影响明显,在P和L波段反演结果中精度较高,在C和X波段反演结果中精度降低明显。此外,以传统的交叉极化（HV）相位代表冠层散射相位中心,水平同极化与垂直同极化的相位差（HH-VV）代表地表散射相位中心,采用复相干相位中心差分法进行森林高度估测会出现严重低估现象。估测结果不确定度具有波长和算法选择依赖性,在C和X波段采用复相干相位中心差分法估测结果不确定度最低,在P和L波段采用极化相位中心高度估测法估测结果不确定度最低,而复相干幅度反演法估测结果则在多个波段中的不确定度均最高。 相似文献
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机器学习算法在森林地上生物量估算中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
森林地上生物量是森林生产力的重要评价指标,对其进行高效监测对维持全球碳平衡和保护生态系统具有重要意义。本文首先基于冠层高度模型数据,通过分水岭分割算法得到单木冠幅边界;然后在单木冠幅范围内提取23个LiDAR变量,结合佩诺布斯科特试验森林的87组实测数据,利用随机森林和支持向量机建立森林地上生物量估算模型;最后对样地模型估算的结果进行了比较,讨论了预测结果及其精度。结果表明:本文选用的随机森林模型和支持向量机模型在估算森林地上生物量的应用中获得了较高的精度;并且,随机森林模型在基于机载雷达数据估测森林地上生物量中的估算精度更高,模型泛化能力更强,制图精度也更好,具有更好的适用性。 相似文献
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中国目前已形成了地面巡护、近地面监测、航空巡护和卫星监测等4级立体林火监测层次,但森林火灾仍是造成中国森林资源损失、森林生态环境安全和人身伤害的主要林业灾害。为对林火预警监测技术研究提供技术借鉴参考,本文从可燃物参数估测、烟区识别、着火点检测、森林大火燃烧动态监测、森林火烧迹地制图、森林火灾受害程度评价、森林燃烧生物量估算和火后植被恢复监测等8个方面,对中国近二十多年来开展的林火卫星遥感预警监测应用技术的研究进展、存在的技术问题和发展趋势进行了分析,并对构建服务于生态文明建设的天—空—地一体化的林火预警监测技术体系建设进行了展望。 相似文献