楊洵 王哲 李紅芳 王琪雯

基于GF-1號的城市綠地信息提取

楊洵 王哲 李紅芳 王琪雯

城市綠地是指城市中覆蓋有自然或人為植被的地方,它對都市的外觀風貌、生態(tài)環(huán)境、旅游業(yè)發(fā)展起著至關重要的作用,同時還是權衡城市現(xiàn)代化水平的重要標志。本文采用GF-1號遙感影像為數(shù)據(jù)源,利用ENVI處理軟件對呼和浩特的城市綠地信息進行提取，并對提取結果進行有效性評價。評價結果表明, 面向?qū)ο笾脖恢笖?shù)法提取綠地信息精度較高,這對揭示呼市綠色空間的動態(tài)變化有重要意義。

城市綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)主要自然要素之一，城市綠地的生態(tài)效應起著凈化城市的作用，使城市環(huán)境得到綜合整治，從而達到環(huán)境質(zhì)量舒適的要求。遙感技術作為一種綜合監(jiān)測技術，其不僅可以揭示城市綠色空間的動態(tài)變化，還能為城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃貢獻力量。

本文以GF-1號遙感影像為數(shù)據(jù)源,利用ENVI處理軟件面向?qū)ο蟮姆诸惙椒▽艉秃铺厥械某鞘芯G地信息進行提取，并對提取結果的有效性進行評價，以便快速、準確地辨識綠地植被分布類型、結構以及面積，為城市的規(guī)劃與建設提供參考依據(jù)，對地理國情的普查亦具有十分重要的意義。

圖1 遙感初始影像

圖2 預處理后遙感影像

研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

本文選取呼和浩特作為研究區(qū)域，區(qū)域經(jīng)緯度為E： 110°46′-112°10′，N：40°51′-41°8′，屬大陸性干旱氣候，晝夜溫差較大，年均降水量約400毫米，冬季漫長嚴寒，夏季短暫炎熱，該區(qū)屬典型侵蝕構造地形，地貌類型較復雜。

本文反演數(shù)據(jù)來源于GF-1號空間分辨率為 16m 的多光譜遙感影像，因其比較適合夏季反演，故獲取時間為2016 年 08 月28 日。

遙感影像數(shù)據(jù)預處理與特征提取

由于初始影像在成像過程中或多或少存在一定的失真與畸變，為了獲得較為準確的解譯結果，必須對初始影像進行預處理。主要包括：輻射定標，圖像裁剪、圖像鑲嵌、大氣校正等處理。

一般來說，地表的各種地物類型與遙感影像的各種特征有關系，因此，選取合適影像特征及其組合同時參與遙感影像分類，就可以達到分類目的。

在影像分類時，添加輔助特征對遙感圖像計算機自動分類精度的提高顯得十分重要，本文結合呼和浩特市的圖像特點以及前人的工作經(jīng)驗，選擇和提取了NDVI。

城市綠地信息提取及精度評價

植被指數(shù)法綠地提取

植被指數(shù)法是通過分析目標地物影像特征，選取典型特征構建特征空間，再結合先驗知識，對研究區(qū)影像進行目視判讀，定義目標地物類別，從而執(zhí)行分類。（圖3）

圖3 植被指數(shù)法綠地提取結果

圖4 決策樹分類算法綠地提取結果

決策樹分類算法綠地提取

基于專家知識獲取規(guī)則，然后制定決策樹、執(zhí)行決策從而獲得遙感分類。

精度分析與評價

通過野外驗證以及呼和浩特市二類調(diào)查數(shù)據(jù)，精確地在遙感圖像上選取各類地表真實靶區(qū)，建立混淆矩陣，計算各統(tǒng)計量，并進行統(tǒng)計分析，計算得出兩種分類方法的Kappa 系數(shù)、總體精度等相關指標（表1），結果表明植被指數(shù)法總體精度為 86.36%，Kappa 系數(shù)為 0. 83，高于決策樹分類算法，故采用植被指數(shù)法能提取到符合實際的城市綠地信息。

表1 分類精度統(tǒng)計表

結語

本文主要研究基于面向?qū)ο蟮倪b感影像分類方法在城市綠地信息提取方面的應用,通過植被指數(shù)法與決策樹分類兩種方法對呼和浩特城市綠地信息進行提取,結果表明采用面向?qū)ο笾脖恢笖?shù)法提取的綠地信息精度更高一些，這對以后的綠地信息提取工作具有重要的指導意義和實用價值，同時也為城市的綠地規(guī)劃與建設提供了參考依據(jù)。

（作者單位：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 水利與土木建筑工程學院）