基于穩(wěn)健線性回歸的森林地類變化遙感監(jiān)測(cè)
發(fā)布時(shí)間:2020-04-10 00:56
【摘要】:森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是森林資源管理的核心內(nèi)容,是實(shí)現(xiàn)森林面積蓄積雙增目標(biāo)的重要信息支撐。我國已經(jīng)初步建立了覆蓋大陸地區(qū)和海南島等區(qū)域的全國林地一張圖,每年進(jìn)行蓄積和林地?cái)?shù)據(jù)更新。數(shù)據(jù)更新的一項(xiàng)重要工作是每年一次的全國性的林地變更調(diào)查。這項(xiàng)調(diào)查依托遙感圖像計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別、人工解釋和實(shí)地調(diào)查完成。隨著遙感數(shù)據(jù)的不斷豐富以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步,計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在變化監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用變得越來越重要。在前后期的遙感數(shù)據(jù)中,沒明顯變化的占多數(shù),發(fā)生明顯變化的占少數(shù),從統(tǒng)計(jì)學(xué)上說,變化的數(shù)據(jù)相當(dāng)于“異常數(shù)據(jù)”。所以變化監(jiān)測(cè)的核心是監(jiān)測(cè)這些異常數(shù)據(jù)。穩(wěn)健回歸是監(jiān)測(cè)異常值的一種重要方法。本文將穩(wěn)健線性回歸技術(shù)應(yīng)用到森林地類的變化監(jiān)測(cè),以浙江省杭州市臨安區(qū)為例,主要基于3個(gè)部分對(duì)森林地類進(jìn)行變化監(jiān)測(cè):采用不處理、主成分變換、典型相關(guān)變換等3種方法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)比分析。在數(shù)據(jù)預(yù)處理基礎(chǔ)上用穩(wěn)健線性回歸、普通最小二乘回歸和差值等3種方法提取變化信息。將提取的變化信息作為特征變量,用二項(xiàng)邏輯回歸、多元線性回歸、支持向量機(jī)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等4種監(jiān)督分類算法將前后期的地類分成變化和不變化兩類,最終獲得森林地類變化情況。結(jié)果表明,相較于普通最小二乘法,穩(wěn)健線性回歸在異常數(shù)據(jù)存在的情況下估計(jì)回歸參數(shù)有更好的穩(wěn)健性。穩(wěn)健線性回歸對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法不敏感,普通最小二乘回歸次之,圖像差值法最敏感,尤其對(duì)于主成分變換的數(shù)據(jù);诜(wěn)健線性回歸的12種結(jié)果的平均總精度、平均用戶精度、平均生產(chǎn)者精度和平均Kappa系數(shù)均高于普通最小二乘回歸和圖像差值,平均總體精度和Kappa系數(shù)達(dá)到了98.65%和0.972。數(shù)據(jù)預(yù)處理方法中,典型相關(guān)變換對(duì)提高森林地類變化監(jiān)測(cè)精度有一定幫助。4種判別方法中,二項(xiàng)邏輯回歸的9種結(jié)果的平均精度最高,支持向量機(jī)最穩(wěn)定,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)精度與支持向量機(jī)接近,多元線性回歸表現(xiàn)最差。
【圖文】:
究區(qū)概況與數(shù)據(jù)究區(qū)概況地理位置文研究區(qū)選在浙江省杭州市臨安區(qū)的東部區(qū)域,如圖 2.1 所示。臨安區(qū)°51′至 119°52′,北緯 29°56′至 30°23′,臨安區(qū)東西寬約 10約 50 千米,總面積 3126.8 平方千米,是浙江省面積最大的縣級(jí)行政單處西北部天目山區(qū),東鄰余杭區(qū),南連富陽區(qū)和桐廬縣、淳安縣,西接北接安吉縣及安徽省績溪縣、寧國市。臨安區(qū)常駐人口約為 58.85 萬,、13 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和 298 個(gè)行政村[2]。臨安區(qū)于 2017 年 9 月正式撤市設(shè)區(qū),,進(jìn)程,以錦城街道為中心的城中村改造和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)使臨安區(qū)的土地了日新月異的變化。
圖 2.2 數(shù)據(jù)源Figure 2.2 Data source2.2.2 樣點(diǎn)數(shù)據(jù)考慮到回歸監(jiān)測(cè)方法的特點(diǎn),將研究區(qū)的地類劃分為森林和非森林,則前后期變化類型為變化和無變化 2 類,如表 2.2。在 Google 高分辨率影像的輔助判讀下,視選取變化、無變化各 400 個(gè)樣點(diǎn),其中變化樣點(diǎn)為森林變?yōu)榉巧值南袼兀? 個(gè)類共 800 個(gè)像素(見圖 2.1),其中 1/2 作為建模樣本,另外 1/2 作為檢驗(yàn)樣本。表 2.2 變化監(jiān)測(cè)分類系統(tǒng)Table 2.2 Classification system of change monitoringID 分類名稱 具體描述1 變化 地類發(fā)生變化,森林轉(zhuǎn)變?yōu)榉巧? 無變化地類沒有發(fā)生變化,包括森林依然是森林和非森林區(qū)域仍然是非森林
【學(xué)位授予單位】:浙江農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2019
【分類號(hào)】:S757.2
【圖文】:
究區(qū)概況與數(shù)據(jù)究區(qū)概況地理位置文研究區(qū)選在浙江省杭州市臨安區(qū)的東部區(qū)域,如圖 2.1 所示。臨安區(qū)°51′至 119°52′,北緯 29°56′至 30°23′,臨安區(qū)東西寬約 10約 50 千米,總面積 3126.8 平方千米,是浙江省面積最大的縣級(jí)行政單處西北部天目山區(qū),東鄰余杭區(qū),南連富陽區(qū)和桐廬縣、淳安縣,西接北接安吉縣及安徽省績溪縣、寧國市。臨安區(qū)常駐人口約為 58.85 萬,、13 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和 298 個(gè)行政村[2]。臨安區(qū)于 2017 年 9 月正式撤市設(shè)區(qū),,進(jìn)程,以錦城街道為中心的城中村改造和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)使臨安區(qū)的土地了日新月異的變化。
圖 2.2 數(shù)據(jù)源Figure 2.2 Data source2.2.2 樣點(diǎn)數(shù)據(jù)考慮到回歸監(jiān)測(cè)方法的特點(diǎn),將研究區(qū)的地類劃分為森林和非森林,則前后期變化類型為變化和無變化 2 類,如表 2.2。在 Google 高分辨率影像的輔助判讀下,視選取變化、無變化各 400 個(gè)樣點(diǎn),其中變化樣點(diǎn)為森林變?yōu)榉巧值南袼兀? 個(gè)類共 800 個(gè)像素(見圖 2.1),其中 1/2 作為建模樣本,另外 1/2 作為檢驗(yàn)樣本。表 2.2 變化監(jiān)測(cè)分類系統(tǒng)Table 2.2 Classification system of change monitoringID 分類名稱 具體描述1 變化 地類發(fā)生變化,森林轉(zhuǎn)變?yōu)榉巧? 無變化地類沒有發(fā)生變化,包括森林依然是森林和非森林區(qū)域仍然是非森林
【學(xué)位授予單位】:浙江農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2019
【分類號(hào)】:S757.2
【參考文獻(xiàn)】
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1 劉甲紅;李p唒
本文編號(hào):2621518
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