地球信息科学学报 ›› 2017, Vol. 19 ›› Issue (11): 1538-1546.doi: 10.3724/SP.J.1047.2017.01538
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关舒婧1,2(), 韩鹏鹏2, 王月如1,2, 韩宇2, 易琳2, 周廷刚1,*(
), 陈劲松2
收稿日期:
2017-06-19
修回日期:
2017-08-03
出版日期:
2017-11-10
发布日期:
2017-12-08
通讯作者:
周廷刚
E-mail:sj.guan@siat.ac.cn;zhoutg@163.com
作者简介:
作者简介:关舒婧(1993-),女,陕西华阴人,硕士生,主要从事遥感与GIS应用研究。E-mail:
基金资助:
GUAN Shujing1,2(), HAN Pengpeng2, WANG Yueru1,2, HAN Yu2, YI Lin2, ZHOU Tinggang1,*(
), CHEN Jinsong2
Received:
2017-06-19
Revised:
2017-08-03
Online:
2017-11-10
Published:
2017-12-08
Contact:
ZHOU Tinggang
E-mail:sj.guan@siat.ac.cn;zhoutg@163.com
摘要:
华南地区种植园地广泛分布,类型混杂多样,导致园地分布信息难以正确获取,为农业管理造成了较大困难。本研究基于Landsat8 OLI数据,通过数据融合、特征优化,应用随机森林算法构建面向对象的种植园地分类规则集,对华南地区典型经济作物香蕉、柑橘、葡萄、蒲葵、海枣、番木瓜和火龙果等进行类别识别,同时对比贝叶斯分类法、K最邻近分类法、支持向量机法、决策树分类法的分类效果。结果表明:数据融合会在一定程度上影响分类结果精度;植株形态、光谱特征接近,种植期交错是影响华南地区典型园地分类精度的重要原因;以中分辨率影像为数据源,面向对象的随机森林算法应用于种植园地分类研究总体精度可达88.05%,Kappa系数0.87,可以有效区分华南地区典型种植园地类别;相比于其他算法,随机森林算法在分类精度、可靠性和稳定性上具有一定优势,可为园地作物生长监测和种植管理提供科学依据。
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表3
类别分类矩阵"
水库/坑塘 | 番木瓜 | 葡萄 | 香蕉 | 其他 | 火龙果 | 裸土 | 柑橘 | 蒲葵 | 海枣 | 水生植被 | 建设用地 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
水库/坑塘 | 0.0 | 9.2 | 9.8 | 8.6 | 7.7 | 10.1 | 7.6 | 6.6 | 7.4 | 8.5 | 3.1 | 20.3 |
番木瓜 | 9.2 | 0.0 | 4.2 | 2.2 | 3.3 | 2.2 | 6.0 | 2.1 | 2.3 | 2.6 | 3.9 | 12.7 |
葡萄 | 9.8 | 4.2 | 0.0 | 9.8 | 6.8 | 3.9 | 3.1 | 2.6 | 6.2 | 7.7 | 5.4 | 6.2 |
香蕉 | 8.6 | 2.2 | 9.8 | 0.0 | 2.4 | 4.0 | 10.2 | 2.7 | 3.4 | 3.9 | 4.4 | 20.7 |
其他 | 7.7 | 3.3 | 6.8 | 2.4 | 0.0 | 3.2 | 7.9 | 2.5 | 4.9 | 4.8 | 3.8 | 15.6 |
火龙果 | 10.1 | 2.2 | 3.9 | 4.0 | 3.2 | 0.0 | 8.8 | 3.4 | 4.3 | 5.9 | 4.0 | 14.8 |
裸土 | 7.6 | 6.0 | 3.1 | 10.2 | 7.9 | 8.8 | 0.0 | 2.4 | 7.0 | 5.2 | 5.8 | 5.4 |
柑橘 | 6.6 | 2.1 | 2.6 | 2.7 | 2.5 | 3.4 | 2.4 | 0.0 | 3.6 | 2.3 | 2.8 | 8.0 |
蒲葵 | 7.4 | 2.3 | 6.2 | 3.4 | 4.9 | 4.3 | 7.0 | 3.6 | 0.0 | 2.3 | 3.6 | 17.9 |
海枣 | 8.5 | 2.6 | 7.7 | 3.9 | 4.8 | 5.9 | 5.2 | 2.3 | 2.3 | 0.0 | 3.6 | 15.4 |
水生植被 | 3.1 | 3.9 | 5.4 | 4.4 | 3.8 | 4.0 | 5.8 | 2.8 | 3.6 | 3.6 | 0.0 | 15.5 |
建设用地 | 20.3 | 12.7 | 6.2 | 20.7 | 15.6 | 14.8 | 5.4 | 8.0 | 17.9 | 15.4 | 15.5 | 0.0 |
表4
随机森林分类结果的误差矩阵"
用户类别 | 参考类别 | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
番木瓜 | 葡萄 | 香蕉 | 水库/坑塘 | 其他 | 火龙果 | 裸土 | 柑橘 | 蒲葵 | 海枣 | 水生植物 | 建设用地 | 合计 | |
番木瓜 | 14 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 14 |
葡萄 | 0 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 7 |
香蕉 | 0 | 0 | 85 | 0 | 2 | 0 | 0 | 3 | 0 | 0 | 1 | 0 | 91 |
水库/坑塘 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 4 | 0 | 104 |
其他 | 0 | 0 | 0 | 0 | 48 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 50 |
火龙果 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 7 |
裸土 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 76 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 76 |
柑橘 | 1 | 2 | 0 | 0 | 2 | 0 | 5 | 64 | 1 | 0 | 2 | 1 | 78 |
蒲葵 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 2 | 0 | 0 | 7 |
海枣 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 12 | 0 | 0 | 12 |
水生植物 | 0 | 0 | 0 | 2 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 53 | 0 | 58 |
建设用地 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 18 | 24 |
合计 | 15 | 7 | 85 | 102 | 57 | 6 | 88 | 67 | 7 | 14 | 61 | 19 |
表5
地类易混分组合及其原因分析"
地类易混分组合 | 原因分析 |
---|---|
水库/坑塘与水生植被 | 在影像获取的时间,研究区的水生植被藕塘已处于枯萎阶段,水体露出,故存在混分性 |
建设用地和裸土 | 研究区内裸土为休耕期土地,与待建的建设用地在光谱、纹理上确实极为接近 |
番木瓜与柑橘 | 番木瓜和柑橘在种植初期,植株小,植被覆盖度低,土壤信息突出,在成熟期光谱特征也较为接近,故易混分 |
葡萄与柑橘 | 葡萄属藤本植物,在该时像下植被盖度、绿度均不高,故易与种植初期的柑橘混分 |
蒲葵与海枣 | 除蒲葵呈灰绿色与海枣存在差异外,蒲葵与海枣植株形态接近,生长阶段接近,易混分性强 |
火龙果与番木瓜 | 火龙果种植间隙大,在30 m分辨率的影像上除植被信息外还有土壤信息混在其中,降低了光谱特点,故易与番木瓜存在混分 |
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