基于面向对象分类方法的SPOT 5影像土地利用信息提取

利用专业遥感图像处理软件 eCognition 对 SPOT 5 影像进行土地利用 / 土地覆被情况进行分类、信息提取研究，探讨 SPOT 5 影像在土地利用 / 土地覆被分类中的应用潜能，总结遥感图像处理软件遥感影像进行土地利用 / 土地覆被分类的工艺流程、技术指标和精度，为遥感影像土地利用 / 土地覆被自动分类提供技术手段，促进土地利用 / 土地覆被分类的自动化和规模化生产。

8.1.1 研究区概况

研究选用河南省临颍县作为研究区，临颍县位于河南省中部，颍河上游，属漯河市，面积821 km2，人口 65.76 万，辖 15 个乡镇、362 个行政村。临颍县地处颍河冲积平原，西北部较高，东南部稍低。

临颍县土地利用类型较丰富，主要以农用地为主，土地利用类型比较齐全，对土地利用 / 土地覆被信息自动提取试验研究，较为典型。

图 8-1 河南省临颍县 SPOT 5 遥感影像图

8.1.2 资料收集

（1） 影像数据。本次遥感图像解译采用的数据为 SPOT 5（2.5 m 分辨率）数据，景带号为279/281 和 279/282，接收时间为 2004 年 9 月。两景数据通过校正融合，选择克拉索夫椭球体和高斯－克吕格投影，利用临颍县行政界线，在影像处理软件 ERDAS 下进行裁切，得到临颍县遥感影像数据。

（2）其他矢量数据。近年的土地利用数据库数据。

（3）其他资料。与调查有关的行政区划、农、林等方面的文献资料。

8.1.3 研究内容

研究在 eCognition 软件下进行，该软件采用全新的面向对象的遥感影像解译思路，首先根据像元光谱信息、局部区域纹理信息以及形状和尺度参数自动将影像划分为若干相对同质的区域，称为影像对象（Image Objects）。所有后续的分类工作都基于这些影像对象进行，因而分类结果避免了斑点噪声而具有很好的整体性。采用面向对象的分类方法，以 eCognition 软件中membership function 为主，模仿目视解译过程，从遥感信息机理与地学规律的综合分析入手，综合其他辅助信息进行分类。获取了临颍县各类典型地物分类的知识，并以规则的形式表示这些知识，集成影像亮度值、亮度值关系和几何形状以及纹理、邻近关系等特征，对试验区土地利用 / 覆被进行分类。

8.1.3.1 分类体系

根据临颍县遥感影像的实际情况，结合高分辨率影像数据处理及数据库建设试点项目制定的土地利用分类指标体系，参照国土资源部土地利用分类标准，本次土地利用分类采取如下的分类体系，如图 8-2 所示。

8.1.3.2 技术流程

本研究的技术流程如图 8-3 所示。

图 8-2 研究区土地利用分类体系框架图

图 8-3 基于遥感影像土地信息自动提取试验研究流程示意图

8.1.3.3 分类结果同土地利用数据库比较

通过研究得到如下分类结果，如图 8-4 所示。

在得到自动分类结果后，可以把其同土地利用数据库进行比较，图 8-5 为临颍县土地利用数据库。通过图 8-4 与图 8-5 的比较我们可以发现，各种土地利用类型的分布趋势大概相似，特别是建设用地、交通用地、农业用地和坑塘水面用地。由此可以发现，分类结果比较准确，可以为土地利用数据库建库提供参考。

图 8-4 基于遥感影像土地利用信息自动解译结果图

图 8-5 河南省临颍县土地利用数据库

8.1.4 结论

（1）利用面向对象分类法可以灵活地运用地物本身的几何信息和结构信息、纹理信息以及上下层关系信息、邻近关系信息等，更主要的是可以加载人的思维，采取人机互动，构成知识库，从而提高了分类的精度，为各种不同地物的分类提供了更多的依据。

（2）通过考虑影像的形状和纹理因素等，可以有效地识别河道、道路、建筑物的形状。

（3）面向对象的分类法已经使得自动分类的精度大大提高。

由于自动多尺度影像分割算法发展缓慢的限制，自动影像解译在很长一段时间内局限在面向象素的解算模式，这种模式不可逾越其本身机制所无法克服的将像元孤立化分析的缺陷，解译精度较低且斑点噪声难以消除。利用面向对象的方法来对遥感影像进行解译很好地解决了上述问题。人类的思维模式总是将事物放在具体的环境中去分析和识别的，即“环境”对识别事物至关重要，脱离了环境往往人眼亦无能为力准确识别所有事物。比如从 SPOT 5 影像上切割出孤立的100 m²的植被，人眼大概除了能断定其是植被外什么也不能确定，但是把它放回原来的影像环境中，人眼可以很容易识别其是一片公园绿地、操场、农田或是高尔夫球场，如果再有更丰富确切的地学知识则可能断定其是旱田或是水田，甚至种的什么作物。这说明自然万物是彼此联系的，识别事物也必须从它与环境的联系入手，这是当前遥感影像解译和模式识别研究的重点课题之一。

在今后的工作和研究中，研究重点将是把解译的结果从软件中导出，结合地理信息系统软件和目视解译对分类结果进行编辑，从而使分类精度得到进一步的提高，为土地利用数据库的建立，土地利用现状图的制作提供技术支撑。