基于数学形态学的遥感影像人工草地提取研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20121100068硕士学位论文（学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：运筹学与控制论论文题目：基于数学形态学的遥感影像人工草地提取研究英文题目：StudyontheArtificialGrasslandExtractionfromRemoteSensingImageBasedonMathematicalMorphology学生姓名：王春霞导师姓名：张丽华副教授二○一五年四月原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果.除文中己经注明引用的内容外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获

2、得内蒙古：！业大学及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料.与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意.学位论文作者签名:赏指导教师签名:日期：iTfl日期:学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古工业大学有权将学位论文的全部或部分内容保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文.为保护学校和导师的知识产权，作者毕业后涉及该学位论文的主要内容或研究成果用于发表学术论文须征得内蒙古工业大学就读期间导师的同意，并且版权单位必须署

3、名为内蒙古工业大学方可投稿或公幵发表•本学位论文属于保密□，在__年解密后适用本授权书.不保密(请在以上方框内打“V”）学位论文作者签名：指导教师签名：_气曰期：日期：内蒙古工业大学硕士学位论文摘要我国草地面积辽阔，草地既是发展国民经济的物质基础，又是维护陆地生态环境的天然屏障。同时草地也是比较脆弱的生态系统，我国天然草地面临着面积减少、质量下降、草畜矛盾尖锐等问题，仅依赖天然草地已不足以达到发展畜牧业、维护生态平衡的要求。而人工草地因其生态和经济双重功能在现代农业生产中具有重要地位和作用，因此适度发展人工草地势在必行。但如何构建一个合理的人工草地提取模型，准确、及时地获取人工草地的地理位置、

4、面积以及分布范围等基本数据，对于人工草地的建设和扩大具有重要的现实意义和理论价值。遥感监测具有面积大尺度、时间小尺度的特点，能够实时把握草地资源的状况，为草地的动态监测与分析管理提供了有力支持。数学形态学基于集合论方法，可通过膨胀、腐蚀、开运算、闭运算等运算实现图像的分析与处理，从而获得受噪声干扰较小、图像边界清晰的遥感梯度影像，达到遥感影像边缘检测的效果。同时，数学形态学方法中的结构元素的合理选取是对物体几何形状定量描述的有力手段，它可用来分析图像中目标的几何特征和结构形态，达到提取图像目标信息的目的。本文以内蒙古自治区太仆寺旗研究区，基于Landsat8OLI遥感影像，采用数学形态学方法构

5、建了太仆寺旗人工草地提取模型。首先，对影像进行了辐射定标、大气校正、NDVI的计算等预处理。其次，通过分析人工草地的几何特征，采用数学形态学方法对图像进行了边缘检测，得到了边缘梯度图，进而对其进行二值化处理。然后，在二值图像上，基于圆环形结构元素构建了人工草地提取模型，提取出了形状规则的圆形人工草地，与实际人工草地数目与面积进行比较，验证了提取模型具有较高的精度。同时，对于部分形状不规则的人工草地，本文选取BP神经网络，以上述形状规则的人工草地及部分非人工草地对应的影像数据作为训练集，再以整幅影像数据为测试集，经过训练、测试仿真，提取了整幅影像的人工草地，使得算法精度达到了更高要求。本文构建的

6、基于数学形态学的人工草地提取模型有效地提取了太仆寺旗的人工草地，其提取精度较高，按照数目统计达83.56%，按照面积统计其精度达81.40%，且模型适用性广，可用于不同地区、具有相似几何特征的不同地物的提取工作；构建的基于BP神经网络的遥感影像人工草地提取模型较好的提取了形状不规则的人工草地，补充了基于数学形态学的人工草地提取模型的不足。关键词：遥感影像；人工草地；数学形态学；几何特征提取；BP神经网络I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractAvastareaofgrasslandresourcedistributesinChina,thegrasslandisnotonlythemate

7、rialbasisfordevelopmentofnationaleconomy,butalsothenaturalbarrierofprotectinglandbio-environment.Atthesametimethegrasslandisalsoarelativelyfragileecosystem,andthenaturalgrasslandresourcefacessuchprobl