Nutzpflanzenerkennung basierend auf mehrwinkeligen Merkmalen des GF-7-Satelliten

SUN Zhihu ,  

ZHANG Jinshui ,  

HONG Youtang ,  

YANG Junwen ,  

ZHU Shuang ,  

摘要

Die mehrwinkelige Fernerkundung der Erde kann reichhaltigere und mehrdirektionale Fernerkundungsmerkmale bereitstellen, die Unterscheidbarkeit zwischen Landbedeckungstypen verbessern und eine solide Datenbasis für die präzise Erkennung der Landbedeckung schaffen. GF-7 ist der erste chinesische Satellit für submetrisches Mapping nach dem ZY-3-Satelliten, was eine Gelegenheit bietet, mehrwinkelige Eigenschaften zur Lösung des Problems "verschiedene Objekte mit ähnlichem Spektrum" zu nutzen und die Erkennungsgenauigkeit von Nutzpflanzen zu verbessern. In dieser Arbeit werden GF-7-Daten vom Vorder- und Rückblick im panchromatischen und multispektralen Bereich verwendet, verschiedene Merkmal-Kombinationen in einen Support-Vektor-Maschinen-Klassifikator eingegeben. Im Vergleich zu spektralen und texturalen Merkmalen wird die Auswirkung von mehrwinkeligen Merkmalen auf die Erkennungsgenauigkeit von Nutzpflanzen analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass im Vergleich zur ausschließlichen Verwendung spektraler Merkmale die Kombination aus spektralen und Winkel-Differenz-Merkmalen die Kartierungsgenauigkeit von Knoblauch und Winterweizen um 4,07% bzw. 3,15% erhöhte, die Nutzer-Genauigkeit um 6,73% bzw. 2,12%; im Vergleich zur Verwendung spektraler und texturaler Merkmale erhöhte die Kombination aus spektralen, texturalen und Winkel-Differenz-Merkmalen die Kartierungsgenauigkeit von Knoblauch und Winterweizen um 3,14% bzw. 1,01%, die Nutzer-Genauigkeit um 5,11% bzw. 0,67%. Die McNemar-Test-Analyse zeigt, dass diese Verbesserung der Klassifikationsgenauigkeit stabil ist, und die Verwendung von Winkel-Differenz-Merkmalen kann die Erkennungsgenauigkeit von Nutzpflanzen effektiv verbessern. Der Grund liegt darin, dass mehrwinkelige Merkmale bei der Mehrwinkelbeobachtung unterschiedliche spektrale Reaktionen verschiedener Pflanzenarten aufweisen, was die Unterscheidbarkeit zwischen Pflanzen erhöht und somit die Präzision der Fernerkennung von Nutzpflanzen gewährleistet.

关键词

GF-7;Support-Vektor-Maschine;Winkeldifferenz;Fernerkundung;Winterweizen;Knoblauch;Landwirtschaft

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