遥感数字影像处理：第5章 遥感影像分类1.pptx

2022年9月6日影像分类1遥感影像分类1.基本概念2.土地利用/土地覆盖分类3.监督分类4.非监督分类5.模糊分类6.分类后处理和精度评价7.人工神经网络影像分类8.决策树分类9.基于对象的影像分类2022年9月6日影像分类26.1.基本概念分类的概念：将遥感影像中的所有像元无遗漏地划归到对应的分类类型中去，满足影像分析和制图需求Classification：分门别类Category：指具体的类别、范畴分类途径要求分析人员具备对研究区域相关的地貌、植被、土壤，或者土地利用/土地覆盖知识，或者获得相关方面专家的指导分类体系（按照学科）：地貌、植被、土壤、土地利用/土地覆被分类方案组成：类别名称及其定义（概念及内涵，本体与语义解析）编码方法与体系分类原则（J.R.Jensen,2006）互斥性：指所有类别之间不存在重叠或者模糊性完备性：无一遗漏地包含影像中所有涉及的特征类型层次性：分类等级体系中次一级类型可以合并到更高级别的类型中去分类结果：一个新的专题图层，可进一步用于GIS空间分析3基本概念光谱类别：完全按照像元光谱特征在多光谱空间内可划分出的类别遥感影像光谱值排列组合的最大类别数：BN其中，B为影像各个波段的量化等级数N为影像波段数信息类别：与实际地理分类对应的类别，反映人对地理空间的认知，通常按照学科分类名称和编码加以存储，数量远少于光谱类别数。

影像分类的实质：建立光谱类别与信息类别之间的关联关系，将影像上的所有像元或对应空间单元归属于若干个地理信息类别中的一类，完成从影像数据到影像信息的转换，其结果是生成包含所需地理信息类别的专题图分类方法：根据分类过程中有无先验知识参与，可将分类方法分为监督分类（Supervised classification）和非监督分类（Unsupervised classification）两种2022年9月6日影像分类2022年9月6日影像分类4遥感影像光谱空间及其模式识别分类的实质就是，通过分析各类地物的光谱特征来选择可供识别的特征参数和特征函数，将光谱空间划分为互不重叠的子空间，然后将影像内所有像元划分到各个子空间中对应的类别中去模式（Pattern）：不同类型地物在光谱空间中的特征参数组合形式模式识别（Pattern Recognition）：合理划分光谱空间的特征函数形式判别函数：特征函数和特征参数的组合就构成类别划分2022年9月6日影像分类5遥感影像分类的基本思路1.按照不同类型地物光谱曲线的分布规律，在遥感影像数据组成的光谱空间中呈现“物以类聚”特点，即彼此邻近的像元都具有相类似的地理属性，而彼此分散开来的像元具有不同的地理属性。

2022年9月6日影像分类6遥感影像分类的一般原理统计模式识别多光谱空间中影像统计特征度量特征向量类均值向量协方差矩阵像元列向量分类类中心列向量这里，1,2,n通常代表参与分类运算的影像波段顺序编号2022年9月6日影像分类7遥感影像分类的一般原理统计模式识别特征空间距离：影像特征向量与各个类中心的距离，亦称光谱距离欧几里德距离（Euclidean Distance），简称欧氏距离马哈拉诺比斯距离（Mahalanobis），简称马氏距离马氏距离假定特征类别具有符合多多维维高高斯斯正正态态分分布布的性质，考虑到光谱空间中各向异性的特点，主要通过协方差矩阵来度量空间特征向量之间的距离当式中的协方差矩阵取单位矩阵时，马氏距离就变成欧氏距离的平方因此可以认为欧氏距离是马氏距离的一个特例反之，马氏距离还可看作是一种加权的欧氏距离，其类中心由类均值矢量来度量，其各向异性通过协方差矩阵来度量i 光谱类别（波段）编号j 多光谱空间维度编号k 影像像元顺序编号分类流程2022年9月6日影像分类82022年9月6日影像分类96.2.土地利用/土地覆盖分类基本概念土地利用(Land Use)：指人类对地球表面的利用状况，如工业用地、住宅用地、商业用地、公路、铁路等。

土地利用状况是人类根据土地本身的自然属性以及社会需求，经长期改造和利用的结果依据不同的土地用途和利用方式，土地利用的分类系统有不同的类别和等级土地覆盖(Land Cover)：土地覆盖是指地球表面的自然状态，如森林、草场、河流、湖泊等，是自然环境与人类活动综合作用的结果对于林地，可根据林地生态环境的不同，分为针叶林地、阔叶林地、针阔叶混交林地等，以反映林相结构、林地所处生境、分布特征及其所具有的地带性分布规律目前倾向使用“土地覆被”替代“土地覆盖”一词重要性：从遥感影像中提取地理信息类别的重要依据在中、低分辨率的情况下遥感可分析获得的主要还是土地覆盖信息在高分辨率中，直接获取土地利用信息的可能性不断增加2022年9月6日影像分类10常用土地利用/土地覆盖分类系统1.美国USGS土地利用/土地覆盖分类系统2.国际地圈生物圈计划（IGBP）地表覆盖分类系统3.1984版全国农业区划办公室土地利用分类方案4.1993版国家土地局城镇地籍调查规程5.1995版中国科学院土地利用/土地覆盖分类法6.2007版中华人民共和国质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会土地利用分类国家标准2022年9月6日影像分类11USGS土地利用/土地覆盖分类系统（Anderson等，1976）特点：全球范围第一个比较完备的分类系统兼顾城镇和非城镇地区9个一级类36个二级类适用于实地调查，遥感影像提供辅助手段，但不适于遥感影像自动分析2022年9月6日影像分类12美国美国USGS土地利用土地利用/土地覆盖分类系统土地覆盖分类系统Level ILevel IILevel ILevel II1.Urban or built-up land11.Residential12.Commercial and services13.Industrial14.Transportation,communications,and services15.Industrial and commercial complexes16.Mixed urban or built-up land17.Other urban or built-up land2.Agricultural land21.Cropland and pasture22.Orchards,groves,vineyards,nurseries,and ornamental horticultural areas23.Confined feeding operations24.Other agricultural land2022年9月6日影像分类13美国美国USGSUSGS土地利用土地利用/土地覆盖分类系统土地覆盖分类系统Level ILevel IILevel ILevel II3.Rangeland31.Herbaceous rangeland32.Shrub and brush rangeland33.Mixed rangeland4.Forest Land41.Deciduous forest land42.Evergreen forest land43.Mixed forest land5.Water51.Streams and canals52.Lakes53.Reservoirs54.Bays and estuaries 6.Wetland61.Forested wetland62.Non-forested wetland2022年9月6日影像分类14USGSUSGS土地利用土地利用/土地覆盖分类系统土地覆盖分类系统Level ILevel IILevel ILevel II7.Barren Land71.Dry salt flats72.Beaches73.Sandy areas other than beaches74.Bare exposed rocks75.Strip mines,quarries,and gravel pits76.Transitional areas77.Mixed barren land8.Tundra81.Shrub and brush tundra82.Herbaceous tundra83.Bare ground84.Mixed tundra9.Perennial snow and ice91.Perennial snowfields92.Glaciers2022年9月6日影像分类15国际地圈生物圈计划土地覆盖分类包含3个一级类、8个二级类、17个三级类特别针对NOAA AVHRR数据，适合全球环境遥感监测和分析但是对于中小区域和城镇而言分类不够详细具体(International Geosphere and Biosphere Program，IGBP)2022年9月6日IGBP土地覆盖分类系统IIIIIIIIIIII自然植被森林常绿针叶林常绿阔叶林落叶针叶林落叶阔叶林混交林已开发和混合用地农业农田灌丛地、草地和湿地茂密灌丛地稀疏灌丛地木本亚热带稀树草原亚热带稀树草原草地永久湿地农田/自然植被混合用地农田/自然植被混合用地城市建筑用地IIIIII无植被覆盖裸地裸地或植被稀疏地冰雪冰雪水水体2022年9月6日影像分类17土地利用/土地覆盖分类分类等级与遥感数据空间分辨率的关系2022年9月6日18一级类型二级类型三级类型含 义编号名称编号名称编号名称1耕地种植农作物的土地，包括新开荒地、休闲地、轮歇地、草田轮作地；以种植农作物为主间有零星果树或其他树木的土地；耕种三年以上的滩涂。

耕地中包括宽度大于2米的沟、渠、路、田埂11水田指种植水稻、水生农作物的耕地12水浇地指水田、菜地以外，有固定灌溉设施，在一般年景能保证浇一水以上的耕地121水浇地砂田指人工在耕地表层铺一定厚度的砂石，起保墒、增温、压碱等作用的水浇地122水浇地梯田指在坡地上修造的水平梯田133其他水浇地除水浇地砂田、水浇地梯田以外的水浇地13旱地无灌溉设施，靠天然降水生长作物的耕地，包括没有固定灌溉设施，仅靠引洪淤灌的耕地131旱地砂田指人工在耕地表层铺一定厚度的砂石，起起保墒、增温、压碱等作用的旱耕地132旱地梯田指在山坡上修造的旱耕水平梯田133旱地沟坝地指修在沟谷底部的台阶地134川旱地指川区地面较平坦的旱耕地136山旱地指坡度5的旱耕地137台旱地指河流及沟谷两侧的高阶地（四级以上阶地）14菜地种植蔬菜为主的耕地，包括温室、塑料大棚用地土地利用现状分类方案(19842001，全国农业区划办公室)2022年9月6日影像分类192园地种植以采集果、叶、根、茎等为主的集约经营的多年生木本和草本作物，覆盖度大于50，或每亩合理株数大于70的土地，包括果树苗圃等用地21果园种植果树的园地22茶园种植茶叶的园地。

23其他园地种植药材、胡椒、花椒、沙棘、花卉等多年生作物的园地3林地生长乔木、竹类、灌木等林木的土地不包括居民地内绿化用地，以及铁路、公路、河流、沟渠的护路、护岸林31有林地树木郁闭度大于30的天然、人工林32灌木林覆盖度大于40的灌木林地33疏林地树木郁闭度10-30%的疏林地34未成林造林地指造林成活率大于或等于合理造林株数的41%，尚未郁闭但有成林希望的新造林地（一般指造林后不满3-5年或飞机播种后不满5-7年的造林地）35迹地森林采伐、火烧后，五年内未更新的土地36苗圃固定的林木育苗地1984土地利用现状分类2022年9月6日影像分类204牧草地生长草本植物为主，用于畜牧业的草地41天然草地以天然草本植物为主，未经改良，用于放牧或割草的草地，包括以牧为主的疏林、灌木草地42改良草地采用灌溉、排水、施肥、松耙、补植等措施进行改良的草地43人工草地人工种植牧草的草地，包括人工培植用于牧业的灌木5居民点及工矿用地指城乡居民点、独立居民点以及居民点以外的工矿、国防、名胜古迹等企事业单位用地，包括其内部的交通、绿化、生活用地、特殊用地、以及未利用的小片空地51城镇市、建制。