基于最优尺度选择的高分辨率遥感影像丘陵农田提取.pdf

第 30 卷 第 5 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.5 2014 年 3 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2014 99 ·农业信息与电气技术· 基于最优尺度选择的高分辨率遥感影像丘陵农田提取 陈 杰，陈铁桥，梅小明，邵权斌，邓 敏※ （中南大学地理信息系，长沙 410083 ） 摘 要：农田测绘与粮食安全密切相关，高效经济的农田测绘是中国政府部门重点关注的工作之一。农田田块是 农田测绘的基本要素，从遥感影像中提取农田田块信息是当前研究的热点。然而，丘陵地区农田形状不规则、光 谱特征不明显导致农田信息提取困难，该文通过研究最优的农田分割尺度来提高农田田块信息提取的精度。首先， 利用各向异性扩散算子在由 Sobel 得到的梯度图上生成多尺度梯度影像。然后，通过信息熵差异分析得到有效尺 度范围。其次，利用标记分水岭算法对农田梯度影像进行分割获得多尺度农田信息。最后，利用非监督的全局评 价方法在已得的有效尺度范围内确定农田提取的最优尺度，同时确定最优的农田提取结果。对比试验结果表明， 该文方法能够有效地提取丘陵地区的农田田块，精度可以达到 73.06%，比 Mean-shift 方法提取的精度高 22.48%。 该研究可为中国农田测绘提供技术参考。 关键词：遥感；图像识别；测绘；农田；高分辨率遥感影像；各向异性扩散；最优尺度选择 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.05.013 中图分类号：S127     文献标识码：A     文章编号：1002-6819(2014)-05-0099-009 陈 杰，陈铁桥，梅小明，等. 基于最优尺度选择的高分辨率遥感影像丘陵农田提取[J].农业工程学报，2014， 30(5)：99－107. Chen Jie, Chen Tieqiao, Mei Xiaoming, et al. Hilly farmland extraction from high resolution remote sensing imagery based on optimal scale selection[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(5): 99－107. (in Chinese with English abstract) 开展。 0 引 言 随着卫星技术不断进步，高分辨率遥感影像的 中国作为一个人口大国，粮食安全与经济发展 出现使得高效、精确和低成本农田测绘成为可能。 和社会稳定息息相关。农田作为人类长期赖以生存 目前，农田遥感提取主要有如下 2 种方法：1）人 的自然资源，是国家粮食安全的重要物质保障。实 工目视解译[2]；2 ）基于分类的农田提取[3-5] 。前者 施农业动态监管、保持农业可持续发展，首先需要 能够较精确提取农田，但存在速度慢、成本过高的 对农田进行测绘来准确获取其面积等基本信息。 不足。后者虽然提取信息速度较快、成本较低，但 2013 年 2 月 5 日，英国路透社曾撰文“中国农田 只能得到农田的大范围统计结果而无法完成农田 测绘关系到粮食安全问题”[1]，对农村土地确权、 田块的精确提取。许多学者提出一些农田信息提取 现代化农业规划和粮食安全等方面做了全面分析，