基于C4.5决策树的多特征遥感分类方法

遥感 分 类应用 中 ，传 统 的监 督 分 类 和 非监 督 分 类 方法都 是 根 据 地 物 光 谱 特 性 为 基 础 来 区 分 不 同 类 别 。然而 ，由 于存 在 “同谱 异 物 、同 物 异 谱 ”的 现 象 ，单 纯地利 用 光谱 反 射 （辐 射 ）特 性 或 图像 亮 度 值 来 区分 地物 类别 ，尤 其 对 于 两类 光 谱 特 性 相 似 的 地 物 ，势 必会 造 成 分 类 的混 淆 和 错 误 。研 究 表 明 ，结 合 多源 数据 以 及 辅 助 信 息 ，增 加 判 断 依 据 ，可 大 大 提 高分 类精 度 和可靠 性 。
（天津航天 中为数据 系统科技 有限公司 ，天津 ３００３０１）
摘 要 ：以钱塘 江流域 为研究 区域 ，利用 ２０１０年 ＥＴＭ，ＭＯＤＩＳ和 ＤＥＭ 多源数 据 ，进行 土地利用分 类研究 。在分 析 土地类型 的光谱特性 和植被指数年 度变 化基础上 ，运用光谱指 数法 和代数法从 数据 中提取各 种土地覆 被类型特征 。 利用 ＷＥＫＡ软件平 台下 的 Ｃ４．５决策树算法构建决策树分类模 型 ，对钱塘江流域土地覆被类 型进行分 类研究 ，取 得 较高的分类精度 。 关键词 ：多特征 ；Ｃ４．５决策树 ；遥感影像 ；ＷＥＫＡ 中图分 类号 ：ＴＰ７５１ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１００６—７９４９（２０１６）０３—００７３－０４
收稿 日期 ：２０１４—０７—０６；修 回 日期 ：２０１５—０６—０７ 作 者 简 介 ：曹 洪 涛 （１９８８一 ），男 ，助 理 工 程 师 ．
空 间数据 的 结 合 ，通 过 专 家 经 验 总结 、简 单 的数 学 统计 和 归 纳 方 法 等 ，获 得 分 类 规 则 并 进 行 遥 感 分 类 ，有 良好 的稳健 性 和 鲁 棒性 ，分 类 结 果 可靠 性 高 。 本 文 尝试 利 用 经 典 的决 策 树 算 法 Ｃ４．５决 策 树 ，对 钱 塘江 流域 地 区进 行 土地利 用类 型分类 研究 。
获取 ２０１０年 ＬＡＮＤＳＡＴ一７ＥＴＭ 光谱数据 ，并 考 虑 到植 被 指 数 可 以反 映 不 同 的植 被 类 型 和 土 地
ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ，ｔｈｅ ｌａｎｄ—ｃｏｖｅｒ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｑｉａｎｔａｎｇｊ ｉａｎｇ Ｂａｓｉｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｏｎｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ
Ｃ４．５ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｔｒｅｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｒｏｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｗ ＥＫＡ ｔｈｅ ｌａｎｄ－ｃｏｖｅｒ ｔｙｐｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｆｒｏｍ ｄａｔａ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｎｄｅｘ ｍ ｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｌｇｅｂｒａｉｃ ｍ ｅｔｈｏｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｘｉｍ ｕｍ ｌｉｋｅｈｏｏｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｎ ｅｕｒａＩ ｎｅｔ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｉＳ ｂｅｔｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｕｔｉ—ｆｅａｔｕｒｅ；Ｃ４．５ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｔｒｅｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｍａｇｅｓ；Ｗ ＥＫＡ
１ 研究 区及数据源
本文 以钱 塘 江 桐 庐 县 至 杭 州 湾 河 段 周 边 市 县 区域为研 究 区 ，钱 塘 江 是 中 国 浙 江 省 第 一 大 河 ，古 名“浙江”，发源于休宁县海拔 １ ６００ ｍ 的怀玉 山主 峰 六股 尖 ，流 经安 徽 、浙江两 省 的 １４个 县市 ，注入 杭 州 湾 ，河流全 长 ６８８ ｋｍ，流域 面积 ５．５６万 ｋｍ 。钱 塘 江两 岸蕴 藏着极 其 丰 富 的旅 游 资 源 ，沿途 地 区 经 济 比较 发达 ，地形 和植 被覆 盖多样 化 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ Ｑｉａｎｔａｎｇｊ ｉａｎｇ Ｂａｓｉｎ ａｓ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ，ｌａｎｄ—ｃｏｖｅｒ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｃｈ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒ ｕｓｉｎｇ Ｌａｎｄｓａｔ ＥＴＭ ，Ｍ ＯＤＩＳ ａｎｄ ＤＥＭ ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｎａｌｙｓｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｎｎｕａｌ
决策树 分 类 作 为 一 种 基 于 空 间 数 据 挖 掘 和 知 识 发 现 的监 督分 类 方 法 ，通 过 对训 练 样 本 进 行 归 纳 学 习 ，从 无 次 序 、无 规 则 的事 例 样 本 中推 理 出决 策 树 表 示形 式 的分类 规 则 ，可 以对 未 知 事例 进 行 预 测 分类 。在 遥感 分类 应 用 中 ，决 策 树 能有 效 地 处 理 大 量数 据和 高维 数据 ，实 现 遥 感 影像 数 据 和其 他 多 种
第 ２５卷 第 ３期 ２０１６年 ３月
测 绘 工 程
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｍ ａｐｐｉｎｇ
Ｖｏ１．２５。Ｎｏ．３ Ｍ ａｒ．，２０１６
基 于 Ｃ４．５决 策 树 的 多特 征 遥 感 分 类 方 法
曹洪涛 ，张拯 宁，李 明 ，李器宇 ，陈 浩
Ｒቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｍ ｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｍ ｕｌｔｉ—ｆｅａｔｕｒｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃ４．５ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｔｒｅｅ ｍ ｅｔｈｏｄ
ＣＡＯ Ｈｏｎｇｔａｏ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎｇｎｉｎｇ，ＬＩ Ｍ ｉｎｇ，ＬＩ Ｑｉｙｕ，ＣＨＥＮ Ｈａｏ
（Ｔｉａｎｊｉｎ Ｚｈｏｎｇ Ｗｅｉ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｄａｔａ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３０１，Ｃｈｉｎａ）