基于GEE的咸宁市土地利用分类评价
刘振宇
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刘振宇,. 基于GEE的咸宁市土地利用分类评价[J]. 土壤研究,2023.7. DOI:10.12721/ccn.2023.157155.
摘要: 图像分类是遥感的一个基本目标。遥感图像分类是利用遥感图像进行地物分类的过程。遥感图像分类的目标是将遥感图像中的像素分为不同的地物类别,常用的分类类别包括建筑物、道路、水体、森林、农田等。在Google Earth Engine中进行图像分类可以通过编写JavaScript或Python代码来实现。实现湖北省咸宁市土地利用分类,并对比两种方法分类结果。土地利用分类的意义在于为土地管理、环境保护、资源管理和决策支持提供重要的数据和信息,促进可持续发展和有效利用土地资源。GEE中实现土地利用分类的方法包括有监督分类和无监督分类,本文使用两种方法对咸宁市土地利用进行分类,以巩固学习的相关课程。
关键词: GEE;土地利用分类;有监督分类;无监督分类
DOI:10.12721/ccn.2023.157155
基金资助:

引言

随着城市化快速发展,土地利用分类评价成为了重要的研究领域。咸宁市作为湖北省的一个重要城市,土地利用和规划对于城市可持续发展具有重要意义。本研究基于Google Earth Engine(GEE)平台,对咸宁市的土地利用分类进行评价和分析。本研究的主要内容包括:利用GEE平台获取咸宁市的高分辨率遥感影像数据,并进行预处理和影像分类。采用先进的分类方法和评价指标,对土地利用进行分类和评价。结合实地调查和验证,对分类结果进行精度评定和验证,并进行分析和讨论。

有监督分类基于已标记的样本数据进行分类。在有监督分类中,样本数据包括输入数据(例如遥感图像像素)和对应类别标签(即已知的地物类别)。有监督分类需要有大量的标记样本数据和正确的类别标签,以训练分类器模型。该方法广泛应用于遥感图像分类任务中,能够实现高精度的分类结果,但需要耗费大量的人力和时间来进行标记样本和训练分类器。在Google Earth Engine中进行监督分类可以使用以下两种方法:支持向量机(SVM)和随机森林(Random Forest)。这两种方法已经在Earth Engine中实现,可以直接使用。

无监督分类不依赖于预先定义的训练样本或类别标签。这种分类方法可以帮助我们探索数据集中的潜在模式和结构,而不需要事先了解或定义每个类别。在遥感影像分类中,常用的无监督分类方法包括聚类和非监督分类。

1 操作流程

随机森林是一种集成学习算法,通过组合多个决策树来进行分类。在Earth Engine中,可以使用ee.Classifier.randomForest()函数创建随机森林分类器。同样,需要提供训练数据集和相应的类别标签,并使用train()函数训练分类器模型。最后,使用classify()函数将分类器应用于需要分类的遥感影像。

1.1数据准备和处理

导入咸宁市矢量边界,加载矢量边框,以便于在边界内选取样本点,加载行政区矢量边界如图所示,卫星数据选择分辨率较高的Sentinel 2 影像集合;接着,使用filterDate()函数和filterBounds()函数分别限定影像的时间和空间范围;然后,使用filter()函数将云覆盖度小于5%的影像选出,保证影像质量;最后,将所有满足条件的影像经过map()函数应用maskS2clouds()函数,对云进行遮盖。

1.2计算各项指数

编写代码计算NDVI和NDWI指数并计算EVI和BSI指数,为后续操作做好准备。

1.3分类方法和精度评价

有监督分类方法选择随机森林法,计算混淆矩阵和Kappa系数作为精度评价指标并导出分类图。无监督分类方法选择KMeans聚类方法。

1.4设置分类类别并选取分类点

随机森林法类别设置为五类:water、forest、city、grassland、cropland并分别进行采样选取共计100余个样本点。KMeans聚类方法设置学习点数为5000。

2  实验结果与分析

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图1 分类结果对比

3  结论

本研究基于Google Earth Engine(GEE)平台,利用卫星遥感影像数据和相关数据指标,对咸宁市的土地利用进行了分类评价。得出以下结论:咸宁市的土地利用类型主要包括耕地、林地、水域、城市和草地。其中,耕地面积较大,占总土地面积的比例较高,林地和水域面积适中,城市和草地相对较小。在遥感影像分类的精度评定方面,本研究采用了混淆矩阵的方法进行了精度评定。结果显示,两种分类方法具有较高的分类精度,能够较好地反映咸宁市的土地利用现状。

参考文献:

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作者简介:刘振宇(1999—),男,汉族,湖北省咸宁市人,学历:硕士在读,研究方向:遥感图像智能解译,单位:长江大学地球科学学院

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