北京市海淀區(qū)地表覆蓋類型研究

摘 要：該文是針對(duì)北京市海淀區(qū)TM影像進(jìn)行圖像處理方面的工作，采用監(jiān)督分類的方法體系對(duì)海淀區(qū)影像進(jìn)行處理分析，在確定分類模板之后對(duì)地物進(jìn)行分類和分類后處理工作，最后給出精度評(píng)價(jià)，從而可針對(duì)北京市海淀區(qū)的地表覆蓋類型和分布情況作進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞：圖像處理 分類 海淀區(qū) 評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：P2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（a）-000-01

1 研究區(qū)域

海淀區(qū)位于北京市西北近郊，面積430 km2，南北長(zhǎng)約30 km，東西最寬29 km。平原占3/4，山地、丘嶺占1/4；境內(nèi)河道長(zhǎng)度119.8 km，湖泊數(shù)量和水域面積均列北京市各區(qū)縣之首。因此，研究海淀區(qū)的地表覆蓋類型具有重要意義。

2 遙感影像信息和處理

該文所用的遙感圖像是1997年5月北京市海淀區(qū)TM影像。此圖像是由美國(guó)陸地衛(wèi)星Landsat上搭載的專題制圖儀TM所獲取的，地面分辨率為30 m×30 m，大小為956行1034列，質(zhì)量較好，通過目視判讀可以判斷地物的屬性。

對(duì)海淀區(qū)圖像進(jìn)行輻射校正、幾何校正和處理變換。輻射校正包括：遙感器校正，通過定期地面測(cè)定的測(cè)量值進(jìn)行校準(zhǔn)；大氣校正，利用輻射傳輸模型消除大氣的影響，用6S軟件進(jìn)行；太陽(yáng)高度和地形校正。幾何校正包括：選取GCP點(diǎn)。

定位點(diǎn)來自地面實(shí)測(cè)；較均勻地遍布校正的整個(gè)區(qū)域；在圖像上易辨認(rèn)，具有較固定的特征；低精度圖像應(yīng)與高精度圖像配準(zhǔn)，在高精度圖像上選GCP；影像分辨率與相應(yīng)比例尺的地形圖配準(zhǔn)。通過選定的GCP點(diǎn)建立變換前后圖像坐標(biāo)的關(guān)系，得到數(shù)學(xué)關(guān)系式，計(jì)算RMS誤差。

根據(jù)實(shí)際情況選取新的控制點(diǎn)和調(diào)整舊的控制點(diǎn)，重新計(jì)算關(guān)系式系數(shù)，計(jì)算RMS誤差，直到符合精度要求為止。關(guān)系式糾正模型確定后，對(duì)全幅圖像的各像元進(jìn)行坐標(biāo)變換，重新定位。重新定位后的像元在原圖像中分布不均勻，即輸出圖像像元點(diǎn)在輸入圖像中的行列號(hào)不是或不全是整數(shù)關(guān)系。

因此根據(jù)輸出圖像上的各像元在輸入圖像中的位置，對(duì)原始圖像重采樣，輸出無畸變圖像，并進(jìn)行亮度值的插值計(jì)算，建立新的圖像矩陣。最后為了突出相關(guān)的專題信息，提高圖像的視覺效果，對(duì)海淀區(qū)圖像進(jìn)行處理變換。

3 分類方法及精度評(píng)價(jià)

分類方法主要依據(jù)研究區(qū)典型地表覆蓋類型和判別特征提取。由于對(duì)海淀區(qū)的地表覆蓋情況比較了解，具有先驗(yàn)知識(shí)，所以采用監(jiān)督分類法。分類過程如下。

采用影像處理軟件ERDAS建立分類模板。從分離度和可能性矩陣兩方面來評(píng)價(jià)模板的質(zhì)量。該文將地表覆蓋類型分為林區(qū)、旱地、水田、建筑用地、河流湖泊、草地六大類別，分類模板中六大類別的兩兩分離度都比較大，平均為2000，越大說明模板建立的越好。

分類模板中的可能性矩陣表明每個(gè)AOI訓(xùn)練區(qū)中有多少像元屬于相應(yīng)的類別。建立的模板的誤差矩陣精度大于規(guī)定的精度即85%，則可以作為用于進(jìn)行監(jiān)督分類的分類模板。接著進(jìn)行類別統(tǒng)計(jì)分析分別對(duì)林區(qū)、旱地、水田、建筑用地、河流湖泊、草地這六大類別的每一個(gè)類別class進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)得出的結(jié)果再作出評(píng)價(jià)。

監(jiān)督分類后，用CLUMP和ELIMINATE命令對(duì)分類后的圖像進(jìn)行分類后處理，提高分類質(zhì)量。打開海淀區(qū)原圖，啟動(dòng)精度評(píng)估對(duì)話框。打開分類專題圖：File>open“haidianclass6.img”；打開原圖與精度評(píng)估關(guān)聯(lián)；選擇工具條：select viewer圖標(biāo)；產(chǎn)生隨機(jī)點(diǎn)：Edit > create/add random points；顯示隨機(jī)點(diǎn)類別：view> show all，Edit > show class values；輸入?yún)⒖键c(diǎn)類別：Reference輸入；最后輸出分類評(píng)價(jià)報(bào)告：Report> accuracy report。

用該方法計(jì)算每一個(gè)類別的誤差矩陣和總體精度，從精度評(píng)價(jià)報(bào)告中可以得到總體精度和Kappa系數(shù)，該文計(jì)算的精度評(píng)價(jià)報(bào)告中總體精度為94.26%，Kappa系數(shù)為91.70%，說明分類結(jié)果很好。

4 結(jié)語(yǔ)

該文對(duì)海淀區(qū)影像圖進(jìn)行圖像處理和分類等一系列工作。基于海淀區(qū)的背景狀況、基本數(shù)據(jù)格式，對(duì)影像進(jìn)行處理，建立分類體系，并進(jìn)行分類后處理，給出精度評(píng)價(jià)，從而可針對(duì)北京市海淀區(qū)的地表覆蓋類型和分布情況作進(jìn)一步研究。

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