整合多时相光学和极化SAR影像的沼泽植被分类研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aszxc1986
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湿地植被的精确分类是湿地管理与保护的重要前提。本文以洪河国家级自然保护区为研究区,整合不同植被生长期(2020年6月和2019年9月)的Sentinel-1和Sentinel-2影像,利用高相关性变量剔除算法、递归特征消除变量选择算法(RFE)和优化的随机森林算法(RF)构建沼泽植被分类模型,探究整合多时相主被动遥感影像对沼泽植被分类的影响。整合Sentinel-1极化分解参数,后向散射系数和Sentinel-2多光谱影像,评估多光谱与双极化SAR影像整合对于沼泽植被分类的影响。采用极化SAR分解方法提取C-band GF-3和L-band ALOS-2全极化SAR影像的分解参数,并与ZH-1高光谱数据进行整合,探究堆栈(Stacking)集成学习算法在整合高光谱与全极化SAR影像条件下对沼泽植被分类的能力。研究结果表明:(1)整合多时相Sentinel-1和Sentinel-2影像比单时相影像的总体分类精度提高了1.52%~17.65%,其中6月的Sentinel-2多光谱特征变量和9月的Sentinel-1 SAR特征变量的对于沼泽植被分类的贡献更大。(2)整合多时相的Sentinel-2多光谱影像、Sentinel-1后向散射系数和极化分解参数可达到91.16%的总体分类精度。6月Sentinel-2多光谱特征和9月Sentinel-1 SAR特征对乔木和灌木的识别分类更敏感,6月份Sentinel-2多光谱特征和Sentinel-1 SAR特征对深水沼泽植被识别分类更敏感,9月份Sentinel-2多光谱特征和Sentinel-1 SAR特征对浅水沼泽植被的识别分类更加敏感。(3)整合高光谱与全极化SAR影像可以有效提高沼泽植被分类精度,当整合ZH-1、GF-3和ALOS-2时总体分类精度最高可达93.13%。ALOS-2 L-band全极化SAR数据相比于GF-3 C-band全极化SAR数据对沼泽植被的识别分类精度更高;ALOS-2对深水沼泽植被识别更加敏感,GF-3对浅水沼泽植被识别更加敏感。(4)基于Stacking的集成分类器对数据源变化最敏感,对于沼泽植被的分类效果整体优于单一分类器。Cat Boost适用于乔木和深水沼泽植被的识别分类,Stacking适用于灌木和浅水沼泽植被的识别分类。(5)使用ALOS-2时基于散射模型的极化SAR分解方法对各类型湿地植被分类贡献更多,而使用GF-3时基于特征矢量或特征值的极化SAR分解方法和基于二分量极化SAR分解方法对各类型湿地植被分类贡献更多。
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