基于最优尺度选择的高分辨率遥感影像丘陵农田提取-论文.pdf

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1、第30卷第5期农业工程学报Vo1．30No．52014年3月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMar．201499基于最优尺度选择的高分辨率遥感影像丘陵农田提取陈杰，陈铁桥，梅小明，邵权斌，邓敏※(中南大学地理信息系，长沙410083)摘要：农田测绘与粮食安全密切相关，高效经济的农田测绘是中国政府部门重点关注的工作之一。农田田块是农田测绘的基本要素，从遥感影像中提取农田田块信息是当前研究的热点。然而，丘陵地区农田形状不规则、光谱特征不明显导致农

2、田信息提取困难，该文通过研究最优的农田分割尺度来提高农田田块信息提取的精度。首先，利用各向异性扩散算子在由Sobel得到的梯度图上生成多尺度梯度影像。然后，通过信息熵差异分析得到有效尺度范围。其次，利用标记分水岭算法对农田梯度影像进行分割获得多尺度农田信息。最后，利用非监督的全局评价方法在已得的有效尺度范围内确定农田提取的最优尺度，同时确定最优的农田提取结果。对比试验结果表明，该文方法能够有效地提取丘陵地区的农田田块，精度可以达到73．06％，比Mean．shift方法提取的精度高22．48％。该研究可为中国农田测绘提供

3、技术参考。关键词：遥感；图像识别；测绘；农田；高分辨率遥感影像；各向异性扩散；最优尺度选择doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2014．05．013中图分类号：S127文献标识码：A文章编号：1002—6819(2014)一05—0099—009陈杰，陈铁桥，梅小明，等．基于最优尺度选择的高分辨率遥感影像丘陵农田提取[J]．农业工程学报，2014，30(5)：99—1O7．ChenJie，ChenTieqiao，MeiXiaoming，eta1．Hillyfarmlandextractionfrom

4、highresolutionremotesensingimagerybasedonoptimalscaleselection[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(5)：99—107．(inChinesewithEnglishabstract)开展。0引言随着卫星技术不断进步，高分辨率遥感影像的中国作为一个人口大国，粮食安全与经济发展出现使得高效、精确和低成本农田测绘成为可能。和

5、社会稳定息息相关。农田作为人类长期赖以生存目前，农田遥感提取主要有如下2种方法：1)人的自然资源，是国家粮食安全的重要物质保障。实工目视解译【2J；2)基于分类的农田提取L3J。前者施农业动态监管、保持农业可持续发展，首先需要能够较精确提取农田，但存在速度慢、成本过高的对农田进行测绘来准确获取其面积等基本信息。不足。后者虽然提取信息速度较快、成本较低，但2013年2月5日，英国路透社曾撰文“中国农田只能得到农田的大范围统计结果而无法完成农田测绘关系到粮食安全问题”J，对农村土地确权、田块的精确提取。许多学者提出一些农田信

6、息提取现代化农业规划和粮食安全等方面做了全面分析，改进方法，如：结合辅助信息【6】，结合农田时空特阐明精确测绘是保障农民土地权益和开展精细农征[，建立多特征知识规则【引，支持向量机分类[，业的必由之路。中国幅员辽阔、地形复杂，南方粮多层次分类们，决策树分类[¨，遗传算法分类[]食主产区很大部分为丘陵地形。由于传统分散耕作等方法。这些方法在一定程度上可以提高农田提取方式的影响，丘陵区域农田呈现光谱不一、田块较精度，但依然无法获得精确的农田田块信息。小、形态各异的特点。这使得农田的人工测绘方式Rydberg提出了一种融合边界

7、信息的提取算法【l引，不易实施，从而影响到中国农田测绘事业的全面虽然能较精确提取农田边界，但容易受到高分辨率影像中大量随机噪声的影响。另外，高分辨率遥感收稿日期：2013-09．26修订日期：2014一O1．25影中地物细节信息丰富，单一尺度分析方法难以全基金项目：国家重点基础研究发展计划(973项目)(2叭2CB7199O6)；面获取地物信息。为此，本文建立多尺度的高国家863计划主题项目(2012AA121301)；国家自然科学基金项目分辨率遥感影像农田信息提取方法。首先，建立农(41201428)；中国博士后科学基

8、金项目(2O12M511762)；中央高校基本科研业务费项目(2012QNZT076)田影像的多尺度分析框架，并分析农田信息的尺度作者简介：陈杰(198O一)，男，博士后，讲师，从事高分辨率遥感有效性。在此基础上，针对高分辨率遥感影像丘陵影像分割和多尺度分析研究。长沙中南大学地理信息系，410083农田的特点，结合最