短波红外波段对玉米大豆种植面积识别精度的影响

摘要：

为研究短波红外波段（1100～2500nm）设置对于作物分类精度提高的影响，同时也为新型传感器设计提供数据支持和应用支撑，该文以黑龙江省北安市北部为研究区域，选择美国LandSat-8携带的陆地成像仪（operational land imager，OLI）数据，基于单时相和多时相条件下，在海岸蓝（433～453 nm）、蓝（450～515 nm）、绿（525～600 nm）、红（630～680 nm）、近红外（845～885 nm）5个波段的基础上，采用陆续增加1560～1660 nm（SWIR 1）、2100～2300 nm（SWIR 2）两个短波红外参与分类的方式，基于最大似然分类方法，比较分析了短波红外对玉米和大豆两种作物的遥感识别能力。结果表明，在单时相影像分类条件下，短波红外波段的引入可以在很大程度上提高玉米和大豆的分类识别能力，相比无短波红外参与分类，引入1个短波红外波段后总体分类精度从87.0%提高到90.8%，提高了3.8个百分点，Kappa系数由0.74提高到0.82，且“椒盐现象”显著减少。玉米分类的用户精度从原来的85.4%提升到91.5%，提高了6.1个百分点；制图精度从89.6%提升到90.3%。大豆分类的用户精度从88.9%提升到90.2%；制图精度从84.5%提高到了91.5%，提高了7个百分点。从分离度结果分析，玉米和大豆分类的分离度从1.53提高到了1.93，表明短波红外波段可以显著提升玉米和大豆的分离能力。在多时相影像分类条件下，短波红外波段的引入对于提高玉米和大豆的识别能力提高有限，引入1个短波红外波段条件下，相比无短波红外参与分类，总体分类精度从92.4%提高到92.9%，仅提高了0.5个百分点，表明短波红外波段并未提升多时相作物分类有效信息。从短波红外个数分析，无论在单时相还是多时相条件下，引入2个短波红外波段与1个短波红外波段面积提取总体精度没有明显变化，5景影像2个短波红外波段相关性都在0.96以上，表明相关性很强的冗余波段的引入，对农作物面积识别精度的提高能力有限。研究结果定量阐明了短波红外谱段对玉米和大豆两种作物的区分能力，为中国国产卫星短波传感器的波段设置提供了依据。

关键词：遥感、农作物、卫星、LandSat-8、短波红外、玉米、大豆、识别能力

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分类号：S252+.9(农业航空)

资助基金：“十二五”国家科技重大专项“高分辨率对地观测系统专项”，应用系统项目“高分农业遥感监测与评估示范系统一期”，编号09-Y30B03-9001-13/15，科工高分[2013]151号

在线出版日期：2016-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：169-178