Object-oriented mapping of landslides using Random Forests
在本研究中,André Stumpf 和 Norman Kerle利用面向对象的图像分析(OOA)和随机森林(Random Forests)算法,提出了一个监督工作流来减少手动劳动,并将显著对象特征的选择和分类阈值的确定进行自动化。这一工作主要围绕如何使用高分辨率(VHR)遥感图像提取滑坡信息。研究选取了Quickbird、IKONOS、Geoeye-1以及航空照片四种数据集作为样本数据集,并在近期受到滑坡影响的四个北部半球地区(海地、意大利、中国、法国)进行应用测试。 这项研究的核心在于强调了滑坡信息提取的重要性。滑坡分布图是可靠危险性和风险分析的必要前提。随着遥感技术的快速发展,尤其是高分辨率卫星图像的日益普及,定期创建和更新这类目录以及在重大事件之后直接提取成为了可能。然而,滑坡过程的多样性以及受影响地区与其它景观元素在光谱上的相似性,给自动化图像处理带来了巨大挑战。目前,耗时的手动图像解释和实地调查仍然是最常用的映射技术。 接下来,研究团队采用了面向对象的图像分析和机器学习算法相结合的方法,减少了手动工作量。面向对象的图像分析是一种基于图像分割技术,能够将图像分割成有意义的图像对象集合,而不是逐像素点操作。这样做不仅提高了图像处理的效率,还能够更好地保留地物的空间信息。随机森林算法,作为一种机器学习方法,通过建立大量的决策树进行集成学习,能够有效处理高维数据,并且在分类问题中表现出很好的性能和鲁棒性。 在实际操作中,研究开发了包括图像分割、特征选择、对象分类和误差平衡的流程。首先通过图像分割将遥感图像分割成不同级别的图像对象。之后,在特征选择阶段,除了使用传统的对象度量(例如波段比率和坡度)之外,还引入了地形引导的纹理度量。这些新引入的度量被证明在分类中能够显著提升性能。然后进行对象分类,研究使用随机森林算法来执行监督分类。误差平衡阶段旨在优化分类结果,减少错误分类的发生。 文章中也提到了一些研究的局限性,如特征选择在误差平衡中的正面影响,以及在实际应用中可能遇到的某些问题。不过,研究总体上显示了利用面向对象的方法结合随机森林算法在滑坡提取中的巨大潜力和优势,为未来的相关研究和技术应用提供了理论基础和实践指导。 以上内容总结了该篇文章中的核心知识点,涵盖了遥感图像处理、面向对象分析方法、随机森林算法、滑坡信息提取、特征选择、图像分割技术等多个方面的知识。这些知识点在遥感图像分析、地理信息系统(GIS)、灾害监测和风险管理等领域具有广泛的应用价值。
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