论文中文题名: | 基于多源遥感数据的林地变化检测研究 |
姓名: | |
学号: | 19210210059 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 085215 |
学科名称: | 工学 - 工程 - 测绘工程 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工程硕士 |
学位年度: | 2022 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 林业遥感应用 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2022-06-23 |
论文答辩日期: | 2022-06-01 |
论文外文题名: | Study on Forest Land Change Detection Based on Multi-source Remote Sensing Data |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | Forest change detection ; Multi-source data ; Remote sensing image ; Remote sensing image classification ; GEE platform |
论文中文摘要: |
森林是陆地生态系统的主体,我国林地资源分布复杂,传统森林变化检测存在工作量大、效率低下等诸多问题,难以满足新时期林地变化检测任务的需求。随着对地观测技术的发展及应用,将多源遥感数据与变化检测技术结合,快速准确获取森林变化信息,对森林资源管理和保护利用具有重要现实意义。以甘肃省文县局部区域为研究区,利用Sentinel-1、Sentinel-2、DEM遥感数据,结合地面样地资料,构建机器学习分类算法模型,研究多源数据在地物分类中的应用潜力;对特征变量分析优化获得研究区分类精度最高的林地提取结果;研究基于不同算法、数据源和平台下的林地变化检测技术并分析各方法特点与适用性。主要研究内容和结论如下: (1)应用GEE平台与CollectEarth“增强目视解译法”高效率完成研究区数据获取,预处理及样本点布设核查工作;提取Sentinel-1、Sentinel-2、DEM多源遥感数据的光谱、指数、纹理、后向散射系数、地形特征;应用Jeffries-Mausita(J-M距离)对两期影像构建的72个特征变量择优筛选,按照特征类型设计6种组合方案,实验并分析各特征组合对地物分类精度的影响。研究表明,相对于仅使用单一数据源分类,雷达影像与光学影像的结合可以有效提升地物分类的效果。 (2)以特征重要性为指标,对分类精度最高的特征组合排序,逐特征变量组合分类,在GEE平台的支持下,快速发掘出分类精度最高的特征变量组合,实现双时相研究区影像林地精细化提取工作;对比基于GEE平台多源遥感随机森林法与仅使用Sentinel-2原始影像的林地变化提取结果。研究表明,基于多源遥感随机森林法变化检测精度更高。 (3)研究不同林地变化检测方法适用性,指数特征法具有原理简单、速度快等优势,但存在阈值设定困难等问题;深度学习法具有自动化程度高、受人为因素影响小等优势,但存在模型训练时间长,精度易受样本影响等问题;基于GEE平台多源遥感随机森林法林地变化检测,具有样本采集速度快、分类模型构建效率高、计算成本低廉等优势,符合当前林地变化检测应将遥感、大数据、模型算法与创新技术结合实现的总体目标。 |
论文外文摘要: |
Forest is the main body of terrestrial ecosystem. The distribution of forest resources in China is complex. The traditional forest change detection has many problems such as heavy workload and low efficiency, which is difficult to meet the needs of forest land change detection tasks in the new period. With the development and application of earth observation technology, combining multi-source remote sensing data with change detection technology to quickly and accurately obtain forest change information has important practical meaning for forest resource management and protection and utilization. This paper takes the local area of Wenxian County in Gansu Province as the research area, uses Sentinel-1, Sentinel-2 and DEM remote sensing data, and combines the ground sample data to construct the machine learning classification algorithm model, and studies the application potential of multi-source data in ground feature classification. The extraction results of woodland with the highest classification accuracy in the study area were obtained by analyzing and optimizing the characteristic variables. Research on forest land change detection technology based on different algorithms, data sources and platforms, and analyze the characteristics and applicability of each method. The main research contents and conclusions of this paper are as follows: (1)Using GEE platform and CollectEarth of enhanced visual interpretation method to complete the data acquisition, preprocessing and sample point layout verification in the study area efficiently; extraction of Sentinel-1, Sentinel-2, DEM multi-source remote sensing data spectrum, index, texture, backscatter coefficient, terrain features; Jeffries-Mausita(J-M distance) was used to select 72 feature variables from two images, and six combination schemes were designed according to the feature types to study and analyse the influence of each feature combination on the classification accuracy of ground objects. Studies have shown that the combination of radar images and optical images can effectively improve the effect of ground object classification compared with the single data source classification. (2)Taking the feature importance as the index, sorting the feature combination with the highest classification accuracy, combining the classification by feature variables, and quickly excavating the feature variable combination with the highest classification accuracy under the support of GEE platform, so as to realize the fine extraction of image woodland in the two-phase study area; the results of multi-source remote sensing random forest method based on GEE platform and Sentinel-2 original spectral forest land change extraction were compared. The research shows that the change detection accuracy of random forest method based on multi-source remote sensing is higher. (3)The applicability analysis of different forest land change detection methods is studied. Exponential feature method has the advantages of simple algorithm principle and fast calculation speed, but it is difficult to set threshold. Deep learning method has the advantages of high degree of automation of model training and small influence of human factors on algorithm. However, there are some problems such as long training time and easily affected by samples. In this paper, the forest land change detection based on multi-source remote sensing random forest algorithm on GEE platform has the advantages of fast sample collection speed, high classification model construction efficiency and low calculation cost. It is in line with the overall goal of the current forest land change detection that remote sensing, big data, model algorithm and innovative technology should be combined to achieve. |
参考文献: |
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中图分类号: | P237 |
开放日期: | 2022-06-23 |