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基于无人机遥感技术的玉米种植分布信息提取方法研究

李广  
【摘要】:依据实现精准农业必须快速准确获取农田地物信息的要求,本文从无人机可见光遥感图像作物种植分布信息提取方法研究入手,研究了一种纹理特征参数组合分层分类提取玉米种植分布信息的方法。具体,首先进行研究区域选择和地面调查;接着,用无人机遥感系统获取研究区航拍图片并对航片进行预处理;最后,用已预处理的航片进行玉米种植分布信息提取方法的研究,具体包括特征参数的选择、提取方法的确定、提取方法的应用以及方法的精度评价与验证。本文研究并实现了以下内容:(1)研究区域无人机遥感图像采集及预处理。采用T-EZ固定翼无人机对内蒙古巴彦淖尔市磴口县补隆淖尔镇坝塄村二社进行航拍获取航片,并对航片进行预处理。(2)选取玉米种植分布信息提取特征参数及确定提取方法。要实现玉米种植分布信息提取,需对地物的图像特征参数进行研究,选出能够提取玉米种植分布信息的图像特征参数。用像元统计分析的办法选取玉米种植分布信息提取特征参数,最后确定绿色均值、蓝色协调性和低通滤波获取的纹理植被指数TLVI(Texture Low pass Vegetation Index)为玉米种植信息提取特征参数。分析特征参数的特点,确定特征参数组合分层分类的方法适合研究区玉米种植分布信息提取。(3)玉米种植分布信息提取。用ENVI5.1进行特征参数组合分层分类提取玉米种植分布信息。具体操作:根据选取的特征对玉米种植分布信息提取过程进行分层,用阈值法完成各层的分类,用掩膜的构建与应用完成各层分类结果的叠加,实现玉米分布信息提取初步操作。分析初步操作结果,发现小麦地和树苗地仍残留有小斑块,用ARCGIS对其空间分析,可根据形状大小对小斑块进行去除,得到初步提取结果。分析初步提取结果,发现提取的玉米地块中夹杂有非玉米地信息斑块,可把初提取结果中的非玉米区作为特征区,用ARCGIS对其空间分析,以形状大小为指标保留小斑块,改变保留小斑块种类信息并与初提取玉米地块结果叠加实现玉米种植分布信息最终提取,此方法可减小10%左右玉米面积提取误差。(4)精度评价与验证。随机选取研究区外三个区域来验证本文提出玉米种植分布信息提取方法的准确性。具体以结合了地面数据的目视解译结果为标准,用面积提取误差为指标,分别对研究区域和三验证区域玉米种植信息提取精度进行评价,得出研究区域和三验证区域玉米种植面积提取误差分别为8%、13.98%、16.26%和20%。同时用低空遥感常用的误差矩阵法对本研究所提出的分层分类法在4区域的结果进行精度评价,得出本文提出的分层分类法达到低空遥感总体分类精度。


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