南方主要乔木树种高光谱数据降维组合分类算法研究

【摘要】随着高光谱遥感技术的发展,传统多光谱遥感难以实现的树种识别和分类已成为可能。同时,面对高光谱遥感的巨大数据量,如何高效率、高精度完成目标识别与分类,已成为完善遥感应用理论、发展新的分类算法的重大机遇和挑战。本文在分析现有高光谱遥感分类算法的基础上,针对南方主要乔木树种的高光谱数据降维分类,开展了深入研究。为寻找便于识别南方主要乔木树种高光谱数据的敏感波段,以及合理的降维分类算法组合。本文历时6年多,对杉木、马尾松、樟树和马褂木进行定点定期观测,共采集数据3000多条,经过整理最终获取有效光谱数据310条,同时测量了与光谱数据相对应的树木枝叶的叶绿素、类胡萝卜素和叶黄素的含量。本文利用以上测量数据,对主成分降维、独立主成分降维、遗传算法结合支持向量机降维、二进制粒子群算法结合支持向量机降维等算法进行了系统的比较与分析,并用乔木树种主要色素与野外实测地面光谱数据进行相关性分析。在此基础上,对野外实测地面光谱数据进行降维,然后利用五种常用的分类算法,即支持向量机、BP神经网络、马氏距离判别法、贝叶斯分类法及光谱角度制图法,对降维后的数据进行分类精度比较,进而得到最合理的降维与分类组合。最后,利用成像高光谱数据Hyperion,对上述组合分类算法进行验证。本文取得的主要研究成果如下：(1)针对野外实测乔木树种地面光谱数据的降维与分类,研究得到对数和对数一阶微分变换为最理想的光谱数据预处理方法。(2)针对野外实测地面光谱数据降维或波段选择,得出适合南方主要乔木树种高光谱数据降维分类的算法是主成分降维算法。(3)发现适用于南方乔木树种遥感分类的最佳波段组合是：403nm、457nm、505nm、517nm、529nm、538nm、553nm、622nm、667nm、679nm、703nm、730nm、763nm、853nm。(4)利用野外实测地面光谱数据与树木枝叶主要色素含量进行相关性分析,发现光谱数据与叶绿素含量相关性最高的波段是401～504nm和659-686nm,分类实验结果精度达到90%以上；发现类胡萝卜素和叶黄素与高光谱数据相关性小。(5)基于成像光谱数据Hyperion的验证结果显示,遗传算法结合支持向量机给出的波段选择结果,对空间分辨率为30米的成像光谱数据具有较好的适用性。
【作者】臧卓；
【导师】杨敏华；
【作者基本信息】中南大学，摄影测量与遥感，2013，博士
【关键词】高光谱遥感；乔木树种分类；光谱数据降维；组合分类算法；

【参考文献】
[1]李玲.基于因子分析的我国金融控股公司经营绩效的研究[D].苏州大学,金融学（专业学位）,2013,硕士.
[2]王鑫博.隔爆一体式电机共模电压及谐波抑制研究[D].沈阳工业大学,电机与电器,2014,博士.
[3]丁文.基于双目立体视觉的全自主移动机器人导航研究[D].江苏科技大学,机械工程（专业学位）,2014,硕士.
[4]陆韬.“大城市病”的空间治理[D].华东师范大学,区域经济学,2013,硕士.
[5]宛玲羽.基于心理诱因的国企高管薪酬操纵研究[D].西南财经大学,财务管理,2014,博士.
[6]杨阳.UHF RFID标签天线设计理论研究与应用[D].兰州理工大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[7]马慧娟.北京会馆的文化空间重构研究[D].首都师范大学,人文地理学,2014,硕士.
[8]王龙.固体火箭冲压发动机燃气流量调节技术研究[D].哈尔滨工业大学,飞行器设计,2014,硕士.
[9]朱明.知识型员工的组织支持感对工作绩效的影响研究：自我效能感的中介作用[D].南京邮电大学,企业管理,2013,硕士.
[10]张小燕.国际大宗商品价格波动对我国物价水平的影响[D].东北师范大学,金融学,2012,硕士.
[11]葛历疆,刘博华,张远大,霍恩全.大型内燃机汽缸套用稀土铜铬合金铸铁熔炼[J].一重技术.1999(04)
[12]王晓梅.鄱阳湖国家湿地公园的开发和保护对周边社区利益的影响及对策研究[D].南昌大学,人口、资源与环境经济学,2014,硕士.
[13]欧洁.基于贝叶斯网络模型的用户兴趣联合推送[J].计算机科学,2003,12:73-77.
[14]徐俊.A研究所硬质合金与陶瓷项目发展对策及建议[D].电子科技大学,高级管理人员工商管理（EMBA）（专业学位）,2012,硕士.
[15]李大和,王超凯,李国红,彭奎.白酒生产检验(十五)[J].酿酒科技.
[16]贾俊峰,梁青槐.WBS-RBS与AHP方法在土建工程施工安全风险评估中的应用[J].中国安全科学学报,2005,07:101-103+107-1.
[17]俞晓艳.我国艺术体操个人运动员身体难度动作研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[18]张烨.薪酬管理理论在Z公司的应用[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[19]梅吉明.电力系统低压减载整定策略研究[D].西南交通大学,电力系统及其自动化,2013,硕士.
[20]霍丽群.分布式新能源储能系统工作原理展示系统的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[21]罗鸿.新集二矿基于声发射的原地系统及推覆体古夷平面高度研究[D].中国矿业大学,第四纪地质学,2014,硕士.
[22]鄢熙杭.生态住宅智能化的设计策略研究[D].沈阳建筑大学,建筑设计及其理论,2012,硕士.
[23]陈亚琼,方跃法.加速装置下风力机设计方法与性能研究[J].北京交通大学学报,2015,01:125-130.
[24]邢雁鹏.AFP阳性胃癌的临床病理特点及预后分析[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[25]刘玲玲.OPT公司生产外包的管理实践研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[26]万仞.XML数据库中文档集合管理系统的设计与实现[D].华中科技大学,软件工程,2013,硕士.
[27]李国庆.髋臼骨折内固定数字化模型的构建及有限元分析[D].华中科技大学,外科学,2013,硕士.
[28]吴炜.“第三次工业革命”背景下广东省加工贸易转型升级研究[D].华南理工大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[29]邵健.TD-LTE系统下行链路增强型多天线关键技术研究[D].西安科技大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[30]曹慧瑾.认知无线电网络频谱共享策略的研究[D].郑州大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[31]罗杰.基于以太列车骨干网的高速列车网络应用研究[D].西南交通大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[32]周峰.基于虚拟卷技术的安全U盘研究与实现[D].华中科技大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[33]王志刚.智利资本账户开放及其效果分析[D].吉林大学,世界经济,2014,硕士.
[34]许维源.IC芯片封装剪切力失效直接影响器件质量和成品率[J].电子设计技术.2000(04)
[35]冯玉佩.我国上市公司董事会资本与投资多元化的关联性研究[D].吉林大学,企业管理,2013,硕士.
[36]郑涛.工业无线传感器网络MAC协议研究[D].北京交通大学,2014.
[37]李向飞.红色文化的当代价值及其实现[D].山西师范大学,马克思主义理论,2013,硕士.
[38]江莹.输入假说对小学英语教学的启示[D].华中师范大学,小学教育,2013,硕士.
[39]戴莹.人类重组蛋白PLA_2G12A的制备[D].湖北大学,生物化学与分子生物学,2011,硕士.
[40]孙镇镇.两会后我国石墨烯产业化发展之道[J].中国粉体工业,2015,02:4-6.
[41]袁文强.Ⅱa型Hangman骨折力学不稳及治疗方法选择[D].遵义医学院,骨外科学（专业学位）,2012,硕士.
[42]王豫炜.城市垃圾回收嵌入式车载系统设计[D].北京化工大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[43]王洋.竞争法视域下的商业秘密保护机制[D].黑龙江大学,经济法学,2013,硕士.
[44]刘颖.一个线性锂离子电池充电器[D].辽宁大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[45]王晓群.系列多核铬—稀土异金属化合物的合成、结构及磁性研究[D].大连理工大学,无机化学,2013,硕士.
[46]陈楠.基于多元统计分析的原油/燃料油种类鉴别技术研究[D].中国海洋大学,海洋化学,2014,硕士.
[47]付元红.“众声喧哗”中“美”的坚守[D].南京师范大学,中国现当代文学,2011,硕士.
[48]徐雯雅.西式盐水火腿低钠腌制剂的研究[D].南京农业大学,食品科学,2012,硕士.
[49]赵占玉.半互穿网络聚酰亚胺的制备及性能研究[D].哈尔滨工业大学,无机化学,2013,硕士.
[50]柯丹丹.温经通络法外用对奥沙利铂所致周围神经毒性模型干预的研究[D].北京中医药大学,中西医结合临床,2014,硕士.