基于貓群算法的高光譜遙感森林類(lèi)型識(shí)別研究
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《東北林業(yè)大學(xué)》 2015年
基于貓群算法的高光譜遙感森林類(lèi)型識(shí)別研究
李琰
【摘要】:合理地保護(hù)和利用森林資源,對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定及可持續(xù)發(fā)展有重要意義,森林樹(shù)種(組)的正確分類(lèi)是其重要的基礎(chǔ)和依據(jù)。高光譜遙感的興起和發(fā)展為獲取森林資源信息,對(duì)森林有序開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)外專家利用高光譜遙感數(shù)據(jù)以及不同的分類(lèi)方法對(duì)森林類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別,以求尋找更加高效、合理的方式及更精確的結(jié)果。本研究選用國(guó)產(chǎn)環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)小衛(wèi)星(HJ-1A)高光譜遙感數(shù)據(jù),采用基于貓群智能優(yōu)化(Cat Swarm Optimization, CSO)的算法,利用光譜信息對(duì)吉林汪清林業(yè)局經(jīng)營(yíng)區(qū)內(nèi)森林類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別。為達(dá)到此目的,系統(tǒng)地探討了貓群算法及其改進(jìn)算法在森林識(shí)別中的應(yīng)用,建立一種通過(guò)搜索進(jìn)行波段選擇的高光譜降維模型和四種基于貓群算法的森林分類(lèi)模型,并對(duì)貓群智能算法進(jìn)行高光譜降維、聚類(lèi)分辨森林類(lèi)型、挖掘光譜信息規(guī)則進(jìn)行優(yōu)勢(shì)樹(shù)種(組)識(shí)別做了系統(tǒng)研究。首先,HJ-1A數(shù)據(jù)獲取成本低,但提供數(shù)據(jù)時(shí)間不長(zhǎng),國(guó)內(nèi)外將其應(yīng)用于樹(shù)種(組)識(shí)別的研究很少。挖掘HJ-1A高光譜遙感數(shù)據(jù)的森林應(yīng)用潛力和森林精細(xì)識(shí)別的可能性有深遠(yuǎn)的實(shí)際意義。另外,遙感影像的選擇、預(yù)處理方法、分類(lèi)方法的不同都會(huì)對(duì)高光譜遙感影像分類(lèi)結(jié)果有較大影響,探討不同的選擇可使分類(lèi)結(jié)果仍有較大的改善空間,但也面臨很多挑戰(zhàn)。比如研究區(qū)地形復(fù)雜,空間異質(zhì)性較高時(shí),現(xiàn)有的分類(lèi)方法獲得的精度有所限制。不同的分類(lèi)方法各有優(yōu)劣、適用情況不同,分類(lèi)結(jié)果也會(huì)大有不同。集成和改進(jìn)現(xiàn)有的算法、尋求新算法成為高光譜影像分類(lèi)的研究重點(diǎn)。本文圍繞以上問(wèn)題開(kāi)展以下工作:第一,對(duì)研究區(qū)的HJ-1A遙感影像進(jìn)行預(yù)處理,形成可以用于分類(lèi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);然后選取新興的較優(yōu)秀的貓群智能算法,在研究算法機(jī)理的基礎(chǔ)上,充分借助信息技術(shù),提出離散的二進(jìn)制貓群算法(BCSO),建立波段搜索模型,自動(dòng)搜索出可分性好的波段組合為后續(xù)更好地研究蒙古櫟、白樺、落葉松、楊樹(shù)、云杉等分類(lèi)奠定基礎(chǔ);第二,提出基于貓群的聚類(lèi)算法模型及半監(jiān)督模糊C貓群算法(CSO-SMFC),對(duì)研究區(qū)的針葉林、闊葉林、混交林等森林類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)并比較其結(jié)果;第三,在上述研究基礎(chǔ)上,提出基本的貓群分類(lèi)規(guī)則挖掘算法(CSO-Miner)和改進(jìn)的貓群算法與支持向量機(jī)結(jié)合(ACSO-SVM)的兩種方法,建立分類(lèi)器,形成高光譜森林精細(xì)分類(lèi)模型,對(duì)研究區(qū)內(nèi)蒙古櫟、白樺、落葉松、楊樹(shù)、云杉等優(yōu)勢(shì)樹(shù)種(組)識(shí)別,比較、驗(yàn)證并評(píng)價(jià)其分類(lèi)結(jié)果。本文希望通過(guò)森林分類(lèi)方法的探討,對(duì)后續(xù)其他林業(yè)研究或應(yīng)用提供參考和依據(jù)。研究結(jié)果表明:(1)在波段選擇中,當(dāng)控制子空間為3時(shí),BCSO提取出的波段組合為21-43-109。(2)在對(duì)針葉林、闊葉林、混交林的森林類(lèi)型識(shí)別中,基于基本貓群算法的聚類(lèi)最優(yōu)精度為83.5%,基于CSO-SMFC聚類(lèi)模型的最優(yōu)精度為85%。(3)森林精細(xì)識(shí)別中,基于CSO-Miner模型的監(jiān)督算法最優(yōu)總體分類(lèi)精度為80.83%,Kappa系數(shù)為0.77;ACSO-SVM總體分類(lèi)精度最高為84.16%,Kappa系數(shù)為0.81。結(jié)合研究區(qū)內(nèi)信息,應(yīng)用基于貓群優(yōu)化算法的分類(lèi)方法對(duì)汪清林區(qū)內(nèi)HJ-1A的高光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi),能較好地識(shí)別汪清林區(qū)的蒙古櫟、白樺、落葉松、楊樹(shù)、云杉等優(yōu)勢(shì)樹(shù)種(組)。本文在高光譜森林遙感分類(lèi)領(lǐng)域進(jìn)行了探索性研究,將計(jì)算機(jī)智能算法與遙感技術(shù)結(jié)合,為森林類(lèi)型識(shí)別提供了一種新思路。其研究成果可為基層森工企業(yè)的森林調(diào)查及國(guó)家林業(yè)規(guī)劃提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持,對(duì)林業(yè)領(lǐng)域各方面的深入研究奠定基礎(chǔ),對(duì)我國(guó)林業(yè)發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用。
【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類(lèi)號(hào)】:S771.8
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【引證文獻(xiàn)】
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【相似文獻(xiàn)】
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6 高山;畢篤彥;魏娜;;一種基于UPF的小目標(biāo)TBD算法[A];第十四屆全國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年
7 周磊;張衛(wèi)華;王曉奇;張軍;;基于流水算法的智能路障機(jī)器人設(shè)計(jì)[A];2011年全國(guó)電子信息技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年
8 潘巍;李戰(zhàn)懷;陳群;索博;李衛(wèi)榜;;面向MapReduce的非對(duì)稱分片復(fù)制連接算法優(yōu)化技術(shù)研究[A];第29屆中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(B輯)(NDBC2012)[C];2012年
9 李偉偉;蔡康穎;鄭新;王文成;;3D模型中重復(fù)結(jié)構(gòu)的多尺度快速檢測(cè)算法[A];第六屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議(HHME2010)、第19屆全國(guó)多媒體學(xué)術(shù)會(huì)議(NCMT2010)、第6屆全國(guó)人機(jī)交互學(xué)術(shù)會(huì)議(CHCI2010)、第5屆全國(guó)普適計(jì)算學(xué)術(shù)會(huì)議(PCC2010)論文集[C];2010年
10 楊任爾;陳懇;勵(lì)金祥;;基于棱邊方向檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去隔行算法[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條
1 國(guó)泰君安資產(chǎn)管理部;[N];上海證券報(bào);2010年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 馮輝;網(wǎng)絡(luò)化的并行與分布式優(yōu)化算法研究及應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2013年
2 許玉杰;云計(jì)算環(huán)境下海量數(shù)據(jù)的并行聚類(lèi)算法研究[D];大連海事大學(xué);2014年
3 李琰;基于貓群算法的高光譜遙感森林類(lèi)型識(shí)別研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年
4 陳加順;海洋環(huán)境下聚類(lèi)算法的研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年
5 張冬麗;人工蜂群算法的改進(jìn)及相關(guān)應(yīng)用研究[D];燕山大學(xué);2014年
6 徐悅竹;機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)算法及其應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年
7 王征;分布式互斥算法的研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2007年
8 王艷嬌;人工蜂群算法的研究與應(yīng)用[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年
9 楊世品;P系統(tǒng)優(yōu)化算法及應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2013年
10 張毅;群智能算法的改進(jìn)及其在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2009年
中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 姚鑫宇;EMD去噪與MUSIC算法在DOA估計(jì)中的聯(lián)合應(yīng)用[D];昆明理工大學(xué);2015年
2 陸進(jìn);面向含噪數(shù)據(jù)聚類(lèi)相關(guān)算法的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年
3 李家昌;基于能量約束的超聲圖像自動(dòng)分割算法[D];華南理工大學(xué);2015年
4 陳堅(jiān);基于密度和約束的數(shù)據(jù)流聚類(lèi)算法研究[D];蘭州大學(xué);2015年
5 高健;基于Zynq7000平臺(tái)的去霧算法研究及實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2015年
6 顧磊;基于Hadoop的聚類(lèi)算法的數(shù)據(jù)優(yōu)化及其應(yīng)用研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年
7 楊燕霞;基于Hadoop平臺(tái)的并行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法研究[D];四川師范大學(xué);2015年
8 王羽;基于MapReduce的社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2015年
9 許振佳;流式數(shù)據(jù)的并行聚類(lèi)算法研究[D];曲阜師范大學(xué);2015年
10 董琴;人工蜂群算法的改進(jìn)與應(yīng)用[D];大連海事大學(xué);2015年
本文關(guān)鍵詞:基于貓群算法的高光譜遙感森林類(lèi)型識(shí)別研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
,本文編號(hào):165672
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