研究目的
基于D-S理论,在决策层融合GF-1与Sentinel-1A数据获取精确的城市不透水面图,并对估算的不透水面不确定性水平进行详细分析。
研究成果
利用随机森林(RF)和D-S理论对GF-1与Sentinel-1A数据进行决策级融合,有效提升了不透水面制图精度,总体精度最高达95.33%。该方法减少了低反射率不透水面与水体/裸土间的误判。光学数据单独使用时效果优于SAR数据,但二者融合进一步优化了结果。不确定性分析表明,置信水平≥75%的分类结果具有可靠性。未来工作应优化RF参数、纳入更多特征并改进D-S证据权重分配。
研究不足
1. 仅使用了两个光谱特征(NDVI、NDWI);若加入NDISI、BCI、BASI等附加指数可能提升结果精度。 2. 随机森林参数(决策树数量、每节点分裂变量数)未优化,可能影响模型性能。 3. 低反射率不透水地表与水体/裸土的混淆问题依然存在。 4. Sentinel-1A数据分类效果不佳影响了融合结果;D-S理论中证据源的权重分配可进一步优化。 5. 该方法的有效性需通过更多案例研究验证。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用随机森林(RF)分类器与德姆斯特-沙弗(D-S)证据理论进行决策级融合,整合光学(GF-1)和SAR(哨兵1A)数据用于不透水面制图。方法流程包括图像预处理、特征提取、RF分类及D-S融合。
2:样本选择与数据来源:
从高分辨率谷歌地球影像中选取六种地物类型的训练样本(816像素)和验证样本(407像素)。数据源包括GF-1多光谱影像(16米分辨率)和哨兵1A SAR影像(HH与HV极化,IW模式,GRD格式)。
3:实验设备与材料清单:
软件:ENVI 5.2(大气与几何校正)、SNAP(SAR预处理)、MATLAB 2014b(D-S融合实现)。数据:GF-1影像、哨兵1A影像、谷歌地球参考影像。
4:2(大气与几何校正)、SNAP(SAR预处理)、MATLAB 2014b(D-S融合实现)。数据:
4. 实验步骤与操作流程:步骤1:图像预处理(大气校正、几何校正、配准至UTM 48N区,WGS84坐标系)。步骤2:特征提取(GF-1的光谱特征NDVI、NDWI;哨兵1A的GLCM纹理特征)。步骤3:对四组数据(GF-1、哨兵1A、带特征的GF-1、带特征的哨兵1A)进行RF分类。步骤4:分类结果的D-S融合,包括BPA函数构建与不确定性分析。
5:实验步骤与操作流程:
5. 数据分析方法:采用混淆矩阵、生产者精度、用户精度、总体精度、Kappa系数进行精度评价。使用D-S理论的信任函数与似然函数进行不确定性分析。
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GF-1
GF-1
GaoFen
Optical remote sensing data source for impervious surface mapping
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Sentinel-1A
Sentinel-1A
ESA (European Space Agency)
SAR remote sensing data source for impervious surface mapping
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ENVI
5.2
Exelis Visual Information Solutions
Software for atmospheric correction (FLAASH module) and geometric correction (RPC Orthorectification workflow) of optical images
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SNAP
Sentinel Application Platform (funded by ESA's SEOM, developed by Brockmann Consult, Array Systems Computing and C-S)
Software for SAR preprocessing including slice assembly, radiometric calibration, multi-look, and terrain correction
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MATLAB
2014b
The MathWorks, Inc.
Software for implementing D-S fusion and uncertainty analysis
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Google Earth
Google
Source of high-resolution imagery for training and validation sample selection
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