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基于GEE的Landsat-8与Sentinel-2影像在棉花种植提取中差异性分析及提取方法对比研究
1
作者
洪国军
周保平
+5 位作者
李明哲
李森威
刘成成
张灵
付仙兵
李旭
《江苏农业科学》
北大核心
2024年第4期223-230,共8页
棉花作为南疆地区重要的经济作物之一,在经济工作中起着至关重要的作用。及时、准确地获取棉花种植面积,对农业政策和经济发展具有重要意义。为了实现这一目标,需要综合分析不同方法和遥感数据对最终棉花种植面积制图精度的影响。本研...
棉花作为南疆地区重要的经济作物之一,在经济工作中起着至关重要的作用。及时、准确地获取棉花种植面积,对农业政策和经济发展具有重要意义。为了实现这一目标,需要综合分析不同方法和遥感数据对最终棉花种植面积制图精度的影响。本研究以新疆阿克苏地区棉花种植区为例,借助Google Earth Engine云平台,采用随机森林法(RF)、支持向量机法(SVM)、最小距离分类法(MDC)等3种机器学习方法,利用2类中分辨率影像提取棉花种植信息,充分评估使用的档案数据和官方统计数字。结果表明,采用Sentinel-2方法和RF获得了最优棉花图,随机森林法分类器的总体精度、Kappa系数和用户精度分别高达97.4%、96.7%和91.1%,分别比Landsat-8图像和RF模型的结果高出7.3百分点、0.081、2.8百分点。与官方统计数据相比,采用RF、SVM、MDC对Sentinel-2和Landsat-8图像的棉花种植面积估算图的精度分别为98.4%、95.8%、79.6%和90.3%、83.7%、72.5%。很明显,Sentinel-2和RF模型的组合与官方数据的一致性最高。对比分析结果表明,Landsat-8和Sentinel-2数据可用于大范围复杂种植结构的棉花高精度测绘。本研究结果有望为棉花大面积鉴别提供一定的理论指导和实践指导。
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关键词
棉花
分类
Sentinel-2
Landsat-8
随机森林
支持向量机
最小距离
分类
Google
Earth
Engine
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职称材料
棉花内层杂质的高光谱透射成像分类检测
2
作者
魏子凯
王杰
+1 位作者
张若宇
张梦芸
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期3230-3238,共9页
棉花杂质在轧棉过程中对棉纤维造成损伤,导致成品纺织品出现瑕疵。因此,杂质的检测和分类在棉花生产过程及质量检验中至关重要。地膜是我国机采棉中特有的杂质。该研究将包括地膜碎片等12种常见棉花杂质放置于两层皮棉层之间,采用推扫...
棉花杂质在轧棉过程中对棉纤维造成损伤,导致成品纺织品出现瑕疵。因此,杂质的检测和分类在棉花生产过程及质量检验中至关重要。地膜是我国机采棉中特有的杂质。该研究将包括地膜碎片等12种常见棉花杂质放置于两层皮棉层之间,采用推扫式高光谱成像系统在透射模式下对杂质与皮棉混合样本进行图像采集,在400~1000 nm范围内利用光谱信息识别嵌在皮棉层中的12种杂质。首先对高光谱图像进行平场校正,对边缘噪声进行裁剪;选择500 nm处灰度图像进行人工感兴趣区域(ROIs)提取,从ROIs提取皮棉和杂质平均透射光谱并进行标准化;使用典型判别分析(CDA)对皮棉和杂质光谱进行处理并利用前三个典型变量绘制散点图,观察散点分组情况,采用多变量方差分析(MANOVA)对前三个典型变量评估每两种杂质之间的差异。然后使用区间随机蛙跳(iRF)方法提取特征波段,采用支持向量机(SVM)分类器,分别对全波段及特征波段的透射光谱进行杂质和皮棉13个类别的分类研究,对比分析两次分类的准确率。结果表明,全波段的各类杂质和皮棉的平均分类准确率为84.4%,该方法对棉花内层杂质的检测与分类是可行的,包括与皮棉外观相近的地膜、塑料包装和纸的分类效果较好。在提取12个特征波段后,4种具有相似外观和相似化学成分的杂质(裂茎、茎皮、棉铃壳、棕叶)分类准确率较低但都超过73%;棉籽、绿叶、纸片、塑料包装、地膜、皮棉的分类准确率均超过90%;各类杂质和皮棉的平均分类准确率为86.2%;与全波段光谱的分类结果相比,特征波段光谱的平均分类准确率提高1.8%。该研究结果可为棉花内层杂质检测研究提供理论依据,并对高光谱透射成像技术的应用有较好的指导作用。
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关键词
棉花
杂质
分类
高光谱成像
透射
随机蛙跳
特征波长提取
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职称材料
题名
基于GEE的Landsat-8与Sentinel-2影像在棉花种植提取中差异性分析及提取方法对比研究
1
作者
洪国军
周保平
李明哲
李森威
刘成成
张灵
付仙兵
李旭
机构
塔里木大学信息工程学院
塔里木绿洲农业教育部重点实验室(塔里木大学)
江西农业大学经济管理学院
出处
《江苏农业科学》
北大核心
2024年第4期223-230,共8页
基金
国家自然科学基金(编号:61563046)
绿洲生态农业重点兵团实验室开放课题(编号:202002)。
文摘
棉花作为南疆地区重要的经济作物之一,在经济工作中起着至关重要的作用。及时、准确地获取棉花种植面积,对农业政策和经济发展具有重要意义。为了实现这一目标,需要综合分析不同方法和遥感数据对最终棉花种植面积制图精度的影响。本研究以新疆阿克苏地区棉花种植区为例,借助Google Earth Engine云平台,采用随机森林法(RF)、支持向量机法(SVM)、最小距离分类法(MDC)等3种机器学习方法,利用2类中分辨率影像提取棉花种植信息,充分评估使用的档案数据和官方统计数字。结果表明,采用Sentinel-2方法和RF获得了最优棉花图,随机森林法分类器的总体精度、Kappa系数和用户精度分别高达97.4%、96.7%和91.1%,分别比Landsat-8图像和RF模型的结果高出7.3百分点、0.081、2.8百分点。与官方统计数据相比,采用RF、SVM、MDC对Sentinel-2和Landsat-8图像的棉花种植面积估算图的精度分别为98.4%、95.8%、79.6%和90.3%、83.7%、72.5%。很明显,Sentinel-2和RF模型的组合与官方数据的一致性最高。对比分析结果表明,Landsat-8和Sentinel-2数据可用于大范围复杂种植结构的棉花高精度测绘。本研究结果有望为棉花大面积鉴别提供一定的理论指导和实践指导。
关键词
棉花
分类
Sentinel-2
Landsat-8
随机森林
支持向量机
最小距离
分类
Google
Earth
Engine
分类号
S127 [农业科学—农业基础科学]
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职称材料
题名
棉花内层杂质的高光谱透射成像分类检测
2
作者
魏子凯
王杰
张若宇
张梦芸
机构
石河子大学机械电气工程学院/农业农村部西北农业装备重点实验室
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期3230-3238,共9页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFD2002400)
国家自然科学基金项目(32101613)
+2 种基金
新疆维吾尔自治区重点研发计划项目(202004962)
石河子大学高层次人才科研启动项目(RCZK201937)
石河子大学青年创新培育人才项目(CXPY202011)资助。
文摘
棉花杂质在轧棉过程中对棉纤维造成损伤,导致成品纺织品出现瑕疵。因此,杂质的检测和分类在棉花生产过程及质量检验中至关重要。地膜是我国机采棉中特有的杂质。该研究将包括地膜碎片等12种常见棉花杂质放置于两层皮棉层之间,采用推扫式高光谱成像系统在透射模式下对杂质与皮棉混合样本进行图像采集,在400~1000 nm范围内利用光谱信息识别嵌在皮棉层中的12种杂质。首先对高光谱图像进行平场校正,对边缘噪声进行裁剪;选择500 nm处灰度图像进行人工感兴趣区域(ROIs)提取,从ROIs提取皮棉和杂质平均透射光谱并进行标准化;使用典型判别分析(CDA)对皮棉和杂质光谱进行处理并利用前三个典型变量绘制散点图,观察散点分组情况,采用多变量方差分析(MANOVA)对前三个典型变量评估每两种杂质之间的差异。然后使用区间随机蛙跳(iRF)方法提取特征波段,采用支持向量机(SVM)分类器,分别对全波段及特征波段的透射光谱进行杂质和皮棉13个类别的分类研究,对比分析两次分类的准确率。结果表明,全波段的各类杂质和皮棉的平均分类准确率为84.4%,该方法对棉花内层杂质的检测与分类是可行的,包括与皮棉外观相近的地膜、塑料包装和纸的分类效果较好。在提取12个特征波段后,4种具有相似外观和相似化学成分的杂质(裂茎、茎皮、棉铃壳、棕叶)分类准确率较低但都超过73%;棉籽、绿叶、纸片、塑料包装、地膜、皮棉的分类准确率均超过90%;各类杂质和皮棉的平均分类准确率为86.2%;与全波段光谱的分类结果相比,特征波段光谱的平均分类准确率提高1.8%。该研究结果可为棉花内层杂质检测研究提供理论依据,并对高光谱透射成像技术的应用有较好的指导作用。
关键词
棉花
杂质
分类
高光谱成像
透射
随机蛙跳
特征波长提取
Keywords
Foreign matter classification
Hyperspectral imaging
Transmittance images
Interval Random Frog
Feature selection
分类号
S24 [农业科学—农业电气化与自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于GEE的Landsat-8与Sentinel-2影像在棉花种植提取中差异性分析及提取方法对比研究
洪国军
周保平
李明哲
李森威
刘成成
张灵
付仙兵
李旭
《江苏农业科学》
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
2
棉花内层杂质的高光谱透射成像分类检测
魏子凯
王杰
张若宇
张梦芸
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
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