训练样本对TM尺度小麦种植面积测_省略_与分类方法间分类精度响应关系研究_朱秀芳

第11卷　第6期2007年11月遥　感　学　报J O U R N A LO F R E M O T ES E N S I N GV o l .11,N o .6N o v .,2007收稿日期:2006-05-19;修订日期:2006-10-12基金项目:教育部新世纪优秀人才计划资助。

作者简介:朱秀芳(1982—　),女,硕士研究生。

现从事土地覆盖遥感监测研究。

E -m a i l :z x f @i r e s .c n ,p y z @i r e s .c n 。

文章编号:1007-4619(2007)06-0826-12训练样本对T M 尺度小麦种植面积测量精度影响研究(Ⅰ)———训练样本与分类方法间分类精度响应关系研究朱秀芳,潘耀忠,张锦水,王　双,顾晓鹤,徐　超(北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京师范大学资源学院,北京　100875)摘　要:　准确的遥感农作物类型识别和种植面积统计,不仅仅取决于不同分类方法的选择,同时还要看输入分类器用以学习的训练样本数据,训练样本对分类精度的影响比分类技术本身对测量精度的影响还要大。

训练样本对测量精度的影响包含样本的质量和数量两个方面。

为了探讨训练样本对农作物种植面积测量精度的影响,本文以小麦为例,选择典型试验区,利用较常用的T M 遥感影像,结合高分辨率S P O T 数据和野外G P S 数据,在构建标准训练样本和检验样本数据集的基础上,在不同训练样本量下,分别对光谱角制图、平行六面体、马氏距离、最小距离、最大似然和支持向量机6种方法进行了多次试验,并对测量结果进行了对比分析。

研究结果表明:①不同样本量下6种方法10次测量的结果存在不同程度的波动,而且地块越破碎的地区波动越大,但这种波动随样本量的增加会减少,说明目前在小麦面积测量中,用单次分类的结果作为最终的提取结果的做法存在一定的随机误差,在实际的工作中,应尽可能多的获取训练样本,以提高小麦面积测量的稳定性,同时利用多次测量结果求均值的方式,来消减或者抵消测量的随机误差;②相同样本量下,各种方法测量出的全区和破碎区的小麦像元个数(总量)不一致,种植结构复杂且破碎的地区,各种方法测量出的小麦面积总量差异会更大,说明不同方法对同一地区小麦的识别能力是不同的,同种方法对于不同地区小麦的识别能力也是不一样的,但是通过分析小麦识别的产品精度和用户精度,可以判断出哪个结果最接近于真实总量。

关键词:　小麦;种植面积;训练样本;样本数量;T M 中图分类号:　T P 751.1 文献标识码:　AT h e E f f e c t s o f T r a i n i n g S a m p l e s o n t h e Wh e a t P l a n t i n g A r e a Me a s u r e A c c u r a c y i nT M S c a l e (Ⅰ):T h e A c c u r a c y R e s p o n s e o f D i f f e r e n t C l a s s i f i e r s t o T r a i n i n g S a m p l e sZ H UX i u -f a n g ,P A NY a o -z h o n g ,Z H A N GJ i n -s h u i ,W A N GS h u a n g ,G UX i a o -h e ,X UC h a o(K e y L a b o r a t o r y o f E n v i r o n m e n t C h a n g e a n d N a t u r a l D i s a s t e r ,M i n i s t r y o f E d u c a t i o n o f C h i n a ,B e i j i n g N o r m a l U n i v e r s i t y ;C o l l e g e o f R e s o u r c e s S c i e n c e ＆T e c h n o l o g y ,B e i j i n g N o r m a l U n i v e r s i t y ,B e i j i n g 100875,C h i n a )A b s t r a c t :　E x a c t a g r i c u l t u r a l c r o p s i d e n t i f i c a t i o na n d p l a n t i n g a r e a m e a s u r e d e p e n d o nn o t o n l y c l a s s i f i e r s b u ta l s o t r a i n i n gs a m p l e s i m p o r t e di n t oc l a s s i f i e r s .T h ee f f e c t o f t r a i n i n gs a m p l e s ,i n c l u d i n gs a m p l eq u a l i t ya n d q u a n t i t y ,i s g r e a t e r t h a nt h a t o f c l a s s i f i e r s o nm e a s u r e a c c u r a c y .I no r d e r t op r ob ei n t ot h ee f f ec t o f t r a i n i n g s a m p l e o n a g r i c u l t u r a l p l a n t i n g a r e a m e a s u r e ,a r e p r e s e n t a t i v e w h e a t s o w i n g s e c t i o n w a s t a k e n a s a n e x a m p l e .A s t a nd a r ds a m p le s e t w a s c o n s t r u c t e db a s e d t h e p o p u l a r T Mi m a g e ,S P O T -5i m a g e w i t h h i g hr e s o l u t i o n a n df i e l d d a t a f r o mG P S .T h e n t r a i n i ng s a m p l e s w i th s a m e f e a t u r e s a n d di f f e r e n t n u m b e r s w e r e r e s p e c t i v e l y i n p u t i n t o s i x d i f f e r e n t c l a s s i f i e r s t oc l a s s i f yi m a g ea n di d e n t i f yw h e a t ,w h i c ha r es p e c t r a l a n g l em a p p e r ,p a r a l l e l e p i p e d ,m a h a l a n o b i s d i s t a n c e ,m i n i m u m d i s t a n c e ,m a x i m u m l i k e l i h o o da n ds u p p o r t v e c t o r m a c h i n e .M o r e o v e r ,t h e第6期朱秀芳等:训练样本对T M尺度小麦种植面积测量精度影响研究(Ⅰ)———训练样本与分类方法间分类精度响应关系研究827e x p e r i m e n t a t i o n w a s r e p e a t e dt e n t i m e s u n d e r d if f e r e n t s a m p l e n u m b e r s.T h e r e s u l t s i n d i c a t e:①T e nm e a s u r e r e s u l t s f l u c t u a t e f r o ms i x m e t h o d s u n d e r d i f f e r e n t t r a i n i ng s a m p l e n u m b e r s.Th e f l u c t u a ti o n i s r e d u c i n g w i t h t h e i n c r e a s i n g o f t r a i n i n g s a m p l en u m b e r s,w h i c hi s g r e a t e r i nm o r ef r a g m e n t i z e dp l o t.T h e r ea r es o m er a n d o m e r r o r s i nt h ec u r r e n t c o m m o nu s e dm e t h o do f w h e a t p l a n t i n ga r e am e a s u r e,w h i c ha l w a y su s e so n et i m e c l a s s i f i c a t i o nr e s u l t a s t h e f i n a l v a l u e.I n t h e t a s k o f a g r i c u l t u r e p l a n t i n g a r e a m e n s u r e,s a m p l e s s h o u l d b e u s e d a s m a n y a s p o s s i b l e i n c l a s s i f i c a t i o n t o a d v a n c e t h e r e s u l t s t a b i l i t y a n d t h e a v e r a g e o f l o t s o f c l a s s i f i c a t i o n r e s u l t s i s a d v i s e dt o c o u n t e r a c t t h e r a n d o me r r o r s.②T h e w h e a t p i x e l n u m b e r s(r e g i o nw h o l e a r e a)d i f f e r e a c ho t h e r a m o n g s i x m e t h o d s u n d e r t h es a m et r a i n i n gn u m b e r s.A n dt h ed i v e r s i t y i s l a r g e r i na r e aw i t hc o m p l e xp l a n t s t r u c t u r e a n df r a g m e n t i z e dp l o t s.D i f f e r e n tc l a s s i f i e r h a sd i f f e r e n t r e s p o n s et ot h es a m ea r e a,w h i l es a m e c l a s s i f i e r h a s d i f f e r e n t r e s p o n s e t o d i f f e r e n t a r e a.B u t i t c a n b ej u d g e a n d v e r d i c t,w h i c h r e s u l t i s n e a r e r t o t h e t r u e v a l u e,t h r o u g h a n a l y z i n g t h e p r o d u c t a c c u r a c y a n du s e r a c c u r a c y o f w h e a t.K e y　w o r d s:　w h e a t;p l a n t i n g a r e a;t r a i n i n g s a m p l e;s a m p l e a m o u n t;T Ms c a l e1　引　言小麦作为中国第二大粮食作物,它的长势、播种面积及其丰欠等,都是涉及国家政局稳定和人民安居乐业的重大问题。