發(fā)布時間：2020-11-12 02:18

　　 遙感影像以大范圍、短重復(fù)周期對地觀測的特點成為地表/森林覆蓋變化檢測應(yīng)用的重要數(shù)據(jù)來源。在多云雨的森林覆蓋區(qū)域,合成孔徑雷達(dá)(SAR)可有效彌補(bǔ)光學(xué)影像的局限性,實現(xiàn)全天時、全天候?qū)Φ赜^測。我國星載SAR遙感觀測和應(yīng)用技術(shù)研究發(fā)展迅速。目前在軌的高分三號是一顆具有高重復(fù)頻率,可獲取不同空間分辨率多極化數(shù)據(jù)的C波段SAR衛(wèi)星,在區(qū)域森林資源動態(tài)變化監(jiān)測方面具有獨特的優(yōu)勢。但目前多極化SAR變化檢測方法多針對地表覆蓋變化檢測,雖有少數(shù)“森林覆蓋”變化檢測研究報道,但都是采用已有森林/非森林覆蓋圖對“土地覆蓋”變化檢測結(jié)果直接進(jìn)行掩模處理的方法,缺乏系統(tǒng)深入的針對“森林覆蓋”變化檢測的研究。開展相關(guān)研究不僅迫在眉睫,而且可為我國衛(wèi)星SAR森林資源動態(tài)監(jiān)測業(yè)務(wù)化應(yīng)用提供技術(shù)支撐,具有重要應(yīng)用價值。本研究以覆蓋遜克縣北部區(qū)域的兩個時相的雙極化(HH、HV)ALOS PALSAR數(shù)據(jù)為研究區(qū),對和PALSAR成像時間接近的兩期Landsat-5和Google Earth影像進(jìn)行目視解譯得到森林覆蓋變化參考圖,用于對本文所研發(fā)方法的檢驗。研究實現(xiàn)了5種“土地覆蓋”變化檢測方法,包括OTSU、LN-GKIT、WR-GKIT和N R-GKIT等4種自動確定閾值的方法和1種基于最大似然分類(MLC)的方法;進(jìn)而嘗試了通過對兩期SAR影像的HV極化進(jìn)行森林-非森林分類,提取出非森林覆蓋圖,實現(xiàn)“森林覆蓋”變化檢測的思路。對以上5種方法進(jìn)行了實驗,精度評價結(jié)果表明,這幾種基于單極化SAR的森林覆蓋變化檢測方法的精度較差,虛警率和漏警率難以同時達(dá)到較低的水平,LN-GKIT、WR-GKIT閾值分割法是檢測性能相對較好的方法。發(fā)展了一種將“基于分類的森林覆蓋變化檢測”與“貝葉斯最大期望算法-馬爾科夫隨機(jī)場(EM-MRF)分類”相結(jié)合的多極化SAR森林覆蓋變化檢測方法(EM-MRF-FC)。該方法采用閾值分割法分別對兩期多極化SAR影像進(jìn)行森林-非森林分類,得到初始森林覆蓋變化圖(IFCM),作為后續(xù)對多極化比值影像進(jìn)行Fisher變換和EM-MRF分類的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)。將像元類條件概率與馬爾科夫隨機(jī)場(MRF)中的勢函數(shù)通過一定的權(quán)重結(jié)合在一起,組成馬爾科夫能量函數(shù),從而計算出森林覆蓋變化、未變化像元的類別后驗概率,根據(jù)最大后驗概率準(zhǔn)則確定像元的類別屬性,滿足條件后停止迭代運(yùn)算。實驗驗證結(jié)果表明:EM-MRF-FC綜合利用了雙極化信息,并通過空間上下文信息的提取減輕了斑點噪聲等因素對森林覆蓋變化檢測的影響,檢測性能優(yōu)于非森林覆蓋圖(NFM)與EM-MRF-LC變化檢測結(jié)果直接掩模法(EM-MRF-LC-NFM)和森林-非森林分類后變化檢測方法(CBFC);所提取的森林覆蓋變化區(qū)域面積及分布輪廓與參考數(shù)據(jù)最接近,虛警率(0.87%)和漏警率(12.44%)同時保持在較低的水平;而且該方法只需要初始的森林覆蓋變化圖作為輸入,具有半自動化的特點。
【學(xué)位單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S771
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.1 基于像元的SAR變化檢測
        1.2.2 基于對象的SAR變化檢測
        1.2.3 SAR森林覆蓋變化檢測難點分析
    1.3 研究目標(biāo)和研究內(nèi)容
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
    1.5 論文結(jié)構(gòu)
第二章 實驗區(qū)及數(shù)據(jù)預(yù)處理
    2.1 實驗區(qū)概況
    2.2 雙極化SAR遙感數(shù)據(jù)
    2.3 雙時相雙極化PALSAR數(shù)據(jù)預(yù)處理
    2.4 變化檢測精度評價參考圖
    2.5 精度檢驗方法
    2.6 本章小結(jié)
第三章 MRF模型基本理論
    3.1 馬爾科夫隨機(jī)場理論框架
    3.2 馬爾科夫隨機(jī)場常用模型
        3.2.1 Ising模型
        3.2.2 Potts模型
        3.2.3 MLL模型
        3.2.4 多尺度MRF模型
    3.3 參數(shù)估計
        3.3.1 極大似然估計
        3.3.2 最大偽似然估計
        3.3.3 最大期望估計
    3.4 本章小結(jié)
第四章 單極化SAR森林覆蓋變化檢測
    4.1 最大類間方差法
    4.2 KI算法
        4.2.1 LN-GKIT
        4.2.2 NR-GKIT
        4.2.3 WR-GKIT
    4.3 基于MLC的變化檢測
    4.4 實驗與分析
        4.4.1 地表覆蓋類型變化檢測實驗
        4.4.2 非森林覆蓋信息提取
        4.4.3 森林覆蓋變化信息提取及精度檢驗
    4.5 本章小結(jié)
第五章 多極化SAR森林覆蓋變化檢測方法
    5.1 Fisher特征變換
    5.2 Fisher森林覆蓋變化檢測
    5.3 EM-MRF-LC
    5.4 EM-MRF-FC
    5.5 EM-MRF-FC有效性驗證
    5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與討論
    6.1 結(jié)論
    6.2 討論
參考文獻(xiàn)
在讀期間的學(xué)術(shù)研究
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2880099