基于无人机影像的田坎面向对象提取

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:beefshen
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耕地是我国最为宝贵的农业资源,是粮食生产的基本,但在近代由于城市规模的快速扩张,耕地破坏、浪费现象的日趋严重,对耕地资源的开发、保护变得尤为重要。土地整治工作是新增耕地的重要来源,通过整理耕地地块中的田坎,增加耕地面积,不仅实现对耕地资源的高效利用,也是实现耕地占补平衡的主要手段。统计土地整治区中的田坎面积,是完成田坎整治的前提。目前,我国计算田坎面积的方式有两种,系数扣除法和实测法,系数扣除法是通过控制一整个区域的田坎系数直接计算田坎面积,速度较快,但误差大;实测法是通过实地测量的方式对田坎面积进行统计,准确度高,但时间长、人力物力消耗大。两种方法缺陷明显,都不适宜广泛使用。因此寻找一种新型的快速准确提取田坎面积,进而计算田坎系数的方法迫在眉睫,这对我国耕地资源的开发、保护,以及耕地占补平衡工作的顺利进行具有重要的推进作用。本研究以基于可见光波段的无人机遥感影像作为数据源,利用坡度、剖面曲率之间与田坎的分布关系,对影像进行分幅处理,对于地物信息不明显的石堰,对比石堰与主要区分对象耕地在可见光波段上反射率的不同,进行波段运算,构建新型波段指数以增强石堰的地物信息。其次结合基于规则的面向对象地物信息提取方法,构建田坎的分类规则体系,对田坎信息进行提取,并对比其他方法下对田坎的提取结果,证明该方法的可行性、适用性,进而完成各块耕地内田坎系数的计算。主要研究成果如下:(1)利用坡度、剖面曲率对影像进行分幅后,在不同等级影像下田坎的分布具有一定的规律性,级别高的区域,田坎分布密集,提取难度大;级别低的区域,田坎分布相对稀松,地块本身完整性强,提取难度低。根据划分等级的不同,可以设置不同的分割合并参数,该参数随等级的升高而升高,降低而降低。(2)对田坎中的重要组成部分石堰,通过比较其与耕地在可见光三波段上的反射率特征后发现,虽然石堰与耕地的反射率在各个波段上的变化趋势一样,但石堰与耕地的相对差异率在蓝波段上最高,以此运用基于EXG指数做出改进的EXB指数,可以有效增强石堰与耕地的区分,解决了原有影像分割形成对象后对石堰的漏分、错分现象,实现石堰的精确提取。(3)利用基于规则的面型对象地物信息提取方法提取田坎信息是可行的,该方法对整幅影像提取田坎面积21.82公顷,田坎系数2.64%,相对实测田坎面积19.21公顷,提取的精度为86.42%,对样本区的提取精度最低为70.15%,最高为94.84%,对比监督分类中的最大似然法和支持向量机法、非监督分类法,该方法对田坎的提取效果明显更佳,证明了该方法的可行性、适用性。此外,本研究还对其他地形因子能否对田坎的分布产生影响、各种可见光波段指数构建是否有助于田坎的有效提取、基于规则面向对象地物信息提取过程中出现其他误差的主要原因、以及运用该方法设立规则时快速提取田坎的方式等其他研究过程中产生的问题进行了探讨。
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