監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類

1、實(shí)習(xí)序號及題目監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類實(shí)習(xí)人姓名實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師姓名地址專業(yè)班級個人e-mail地址實(shí)習(xí)地點(diǎn)實(shí)習(xí)日期時(shí)間 實(shí)習(xí)目的和內(nèi)容1. 選取研究區(qū)數(shù)據(jù)（512×512或者1024×1024），通過目視解譯建立分類系統(tǒng)及其編碼體系2. 按照監(jiān)督分類的步驟，在影像上找出對應(yīng)各個土地利用/覆蓋類型的參考圖斑，利用ROI工具建立訓(xùn)練區(qū)，給出各個類別的特征統(tǒng)計(jì)表。3. 計(jì)算各個分類類別之間的可分離性，整理成表格。說明哪些地物類型之間較易區(qū)分，哪些類型之間難以區(qū)分。4. 監(jiān)督分類：利用最大似然法完成分類。5. 分類精度評價(jià)，從隨機(jī)采集100200個樣本點(diǎn)，并確保每一類別不少于10個樣本；

2、進(jìn)行分類精度評價(jià)，得到分類混淆矩陣，計(jì)算Kappa系數(shù)，并對結(jié)果進(jìn)行解釋。6. 分類后處理（clumpsievemajority）。運(yùn)用ISODATA方法進(jìn)行非監(jiān)督分類：預(yù)先假定地表覆蓋類型為30類，迭代次數(shù)選為15，由系統(tǒng)完成非監(jiān)督分類；然后進(jìn)行類別定義與合并子類，最后進(jìn)行結(jié)果的精度評價(jià)。原理和方法1、監(jiān)督分類：監(jiān)督分類是在分類前人們已對遙感影像樣本區(qū)中的類別屬性有了先驗(yàn)知識，進(jìn)而可利用這些樣本類別的特征作為依據(jù)建立和訓(xùn)練分類器（亦即建立判別函數(shù)），進(jìn)而完成整幅影像的類型劃分，將每個像元?dú)w并到相對應(yīng)的一個類別中去。換句話說，監(jiān)督分類就是根據(jù)地表覆蓋分類體系、方案進(jìn)行遙感影像的對比分析，據(jù)此建

3、立影像分類判別規(guī)則，最后完成整景影像的分類；2、可分性度量：本次實(shí)習(xí)主要涉及JM距離和變換分散度，都是一種特征空間距離度量方法，是指影像特征矢量與各個類中心的距離，變換分散度是TDivercd=1-exp(-Divercd/8),JM距離J=2*(1-e-B)；3、最大似然分類法：在兩類或多類判決中，假定各類分布函數(shù)為正態(tài)分布，并選擇訓(xùn)練區(qū)，用統(tǒng)計(jì)方法根據(jù)最大似然比貝葉斯判決準(zhǔn)則法建立非線性判別函數(shù)集，計(jì)算各待分類樣區(qū)的歸屬概率，而進(jìn)行分類的一種圖像分類方法。4、混淆矩陣：從隨機(jī)點(diǎn)位上獲取地面參考驗(yàn)證信息，并與遙感分類圖進(jìn)行逐像元比較，然后將結(jié)果歸納到混淆矩陣，進(jìn)而完成混淆矩陣分析。類別精度：

4、被正確分類的類別像元數(shù)占該類別訓(xùn)練樣本像元數(shù)的百分比，包括生產(chǎn)者精度（制圖精度）和用戶精度，其中制圖精度對應(yīng)漏分誤差是指指示需要進(jìn)行類別補(bǔ)充和訓(xùn)練樣本的采集，用戶精度對應(yīng)錯分誤差是指指示訓(xùn)練樣本集存在混合現(xiàn)象，需要進(jìn)行更加精細(xì)的訓(xùn)練樣本采集以保證各個類別樣本光譜特征上的純潔性；5、分類后處理主要/次要分析：輸入一個變換核，用變換核中占主要 / 次要地位的像元的類別代替中心像元的類別。6、分類后處理類別集群：運(yùn)用形態(tài)學(xué)算子將臨近的類似分類區(qū)域合并集群。首先，將被選的類別用一個膨脹操作集群在一起，然后用參數(shù)對話框中指定了大小的變換核對分類圖像進(jìn)行侵蝕操作。7、分類后處理類別篩選：觀察周圍的4個或8

5、個像元，判斷一個像元是否與周圍的像元同組。如果一類中被分組的像元數(shù)少于輸入的值，這些像元將被從該類中刪除。刪除像元后，剩下黑像元（未分類的像元）。8、非監(jiān)督分類：指人們事先對分類過程不施加任何的先驗(yàn)知識，僅依據(jù)影像上地物的光譜特征分布規(guī)律，順其自然地進(jìn)行分類?；舅悸穪碓从诙嘧兞烤垲惙治觯╟lustering analysis），其理論依據(jù)是根據(jù)地物光譜理論，遙感影像上的同類地物在相同的表面結(jié)構(gòu)特征、植被覆蓋、光照條件下，具有相同或相近的光譜特征，應(yīng)歸屬于同一個光譜空間區(qū)域；不同的地物，光譜信息特征不同，應(yīng)歸屬于不同的光譜空間區(qū)域。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與研究區(qū)概況實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)：1. 512×512的

6、研究區(qū) Landsat 8 OLI影像；研究區(qū)概況：研究區(qū)域位于甘肅省金昌市北部，東北部分連接騰格里沙漠。研究區(qū)地形以戈壁為主，有少量沙漠，土地干旱；植被以干旱植物為主，有叫少量的數(shù)目與草地，無河流。土地空曠。根據(jù)所下載影像數(shù)據(jù)命名規(guī)則可知，成像時(shí)間為2014年第262天，即八月下旬。由于影像為西北河西走廊區(qū)域金昌市，農(nóng)作物一年一熟，成熟期約為八月，故此時(shí)農(nóng)作物尚未成熟。農(nóng)作物與各植物依舊呈現(xiàn)綠色。研究區(qū)大部分以沙漠及戈壁為主，除此之外，有少量礫漠、草地、農(nóng)田等，且有一條較小的河流與一片較大水體，地物種類簡單且形式單一。研究區(qū)含小部分城區(qū)且城區(qū)規(guī)模較小，建筑物密集度低，城鎮(zhèn)高樓較少，農(nóng)村建筑以

7、磚瓦房為主，有少量土坯房。其余戈壁區(qū)域未經(jīng)人為開發(fā)，為自然狀態(tài)。操作步驟一、 監(jiān)督分類：1、選取研究區(qū)數(shù)據(jù)（512×512或者1024×1024），結(jié)合GoogleEarth影像通過目視解譯建立分類系統(tǒng)及其編碼體系；編碼體系如下：編碼地物名稱色調(diào)12水澆地 irrigated landR225 G225 B15030草地 grasslandR170 G190 B03051河流 streamR150 G240 B25552水庫、坑塘 reservoir or pondR160 G205 B24071沙漠 sandy desertR200 G190 B17072礫漠 grave

8、l desertR215 G200 B18573裸地及鹽堿地 barren landR200 G205 B2002、按照監(jiān)督分類的步驟，在影像上找出對應(yīng)各個土地利用/覆蓋類型的參考圖斑，利用ROI工具建立訓(xùn)練區(qū)：訓(xùn)練樣本如下：對訓(xùn)練樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如下：對訓(xùn)練樣本中各地物特征值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到各個類別的特征統(tǒng)計(jì)表：地物類型73：barren land 采樣單元數(shù)：波段號：1234567單變量統(tǒng)計(jì)最小值13329132781422116003179042056019082最大值14137143391590318212208392251620998均值13593.26 13598.30 14666

9、.16 16604.23 19011.72 21217.10 19863.82 標(biāo)準(zhǔn)差117.51 151.65 254.02 361.75 430.88 335.77 305.80 協(xié)方差矩陣band113807.90 17388.57 27130.34 37109.17 42342.97 31679.60 25318.36 band217388.57 22996.46 36959.17 51008.02 56707.81 41825.44 33584.25 band327130.34 36959.17 64523.78 90799.11 96445.31 69624.10 55670.50

10、 band437109.17 51008.02 90799.11 130864.03 133801.93 96096.14 76318.69 band542342.97 56707.81 96445.31 133801.93 185657.28 129402.43 92382.12 band631679.60 41825.44 69624.10 96096.14 129402.43 112740.09 95463.40 band725318.36 33584.25 55670.50 76318.69 92382.12 95463.40 93511.78 相關(guān)系數(shù)矩陣band11.00 0.98

11、 0.91 0.87 0.84 0.80 0.70 band20.98 1.00 0.96 0.93 0.87 0.82 0.72 band30.91 0.96 1.00 0.99 0.88 0.82 0.72 band40.87 0.93 0.99 1.00 0.86 0.79 0.69 band50.84 0.87 0.88 0.86 1.00 0.89 0.70 band60.80 0.82 0.82 0.79 0.89 1.00 0.93 band70.70 0.72 0.72 0.69 0.70 0.93 1.00 地物類型12：irrigated land 采樣單元數(shù)：波段號：12

12、34567單變量統(tǒng)計(jì)最小值1025694138790793318918100797615最大值11717110821111411146330401673412689均值10689.80 9909.00 9580.43 8717.23 23553.99 12080.08 8899.35 標(biāo)準(zhǔn)差211.99 255.06 471.97 463.80 3118.97 1725.56 890.79 協(xié)方差矩陣band144938.75 53378.71 72959.81 91906.38 2840.10 165126.20 137512.55 band253378.71 65057.60 94072.

13、42 111933.13 37163.35 223684.10 172923.97 band372959.81 94072.42 222751.80 174786.42 816795.65 731138.82 385861.99 band491906.38 111933.13 174786.42 215114.55 42019.06 415292.38 325592.31 band52840.10 37163.35 816795.65 42019.06 9727955.68 4481447.71 1590685.73 band6165126.20 223684.10 731138.82 415

14、292.38 4481447.71 2977550.62 1378555.19 band7137512.55 172923.97 385861.99 325592.31 1590685.73 1378555.19 793511.73 相關(guān)系數(shù)矩陣band11.00 0.99 0.73 0.93 0.00 0.45 0.73 band20.99 1.00 0.78 0.95 0.05 0.51 0.76 band30.73 0.78 1.00 0.80 0.55 0.90 0.92 band40.93 0.95 0.80 1.00 0.03 0.52 0.79 band50.00 0.05 0.

15、55 0.03 1.00 0.83 0.57 band60.45 0.51 0.90 0.52 0.83 1.00 0.90 band70.73 0.76 0.92 0.79 0.57 0.90 1.00 地物類型30：grassland 采樣單元數(shù)：波段號：1234567單變量統(tǒng)計(jì)最小值11249106511031110437146531388111406最大值13345133411416615842208332178419584均值11879.05 11460.43 11642.97 12181.60 16989.64 16400.43 13878.58 標(biāo)準(zhǔn)差371.87 463.85

16、692.94 969.59 1376.43 1535.49 1559.65 協(xié)方差矩陣band1138285.54 171492.62 242267.44 334994.17 283385.14 439751.22 475810.39 band2171492.62 215152.57 306090.13 425360.86 368584.97 574425.20 616446.05 band3242267.44 306090.13 480159.93 665417.12 675080.43 935368.59 965996.98 band4334994.17 425360.86 665417.

17、12 940096.24 906527.42 1331375.08 1382818.90 band5283385.14 368584.97 675080.43 906527.42 1894558.11 1586983.33 1364181.51 band6439751.22 574425.20 935368.59 1331375.08 1586983.33 2357716.48 2338835.81 band7475810.39 616446.05 965996.98 1382818.90 1364181.51 2338835.81 2432500.14 相關(guān)系數(shù)矩陣band11.00 0.9

18、9 0.94 0.93 0.55 0.77 0.82 band20.99 1.00 0.95 0.95 0.58 0.81 0.85 band30.94 0.95 1.00 0.99 0.71 0.88 0.89 band40.93 0.95 0.99 1.00 0.68 0.89 0.91 band50.55 0.58 0.71 0.68 1.00 0.75 0.64 band60.77 0.81 0.88 0.89 0.75 1.00 0.98 band70.82 0.85 0.89 0.91 0.64 0.98 1.00 地物類型51：stream 采樣單元數(shù)：波段號：1234567單變

19、量統(tǒng)計(jì)最小值10258938284847609683163956225最大值12215117741165311900123341090110155均值11065.24 10419.34 10086.71 9853.92 9014.98 7500.25 7047.20 標(biāo)準(zhǔn)差478.70 589.22 804.61 1152.89 996.49 720.24 589.85 協(xié)方差矩陣band1229155.76 280800.03 370010.12 528929.55 321426.49 106701.88 75598.77 band2280800.03 347185.95 463365.16

20、 658887.05 385331.23 116783.65 79117.67 band3370010.12 463365.16 647402.47 915873.44 506076.14 124926.54 72406.60 band4528929.55 658887.05 915873.44 1329147.16 762081.36 183308.73 104583.76 band5321426.49 385331.23 506076.14 762081.36 993001.35 530712.68 365993.41 band6106701.88 116783.65 124926.54

21、183308.73 530712.68 518741.23 411159.14 band775598.77 79117.67 72406.60 104583.76 365993.41 411159.14 347928.20 相關(guān)系數(shù)矩陣band11.00 1.00 0.96 0.96 0.67 0.31 0.27 band21.00 1.00 0.98 0.97 0.66 0.28 0.23 band30.96 0.98 1.00 0.99 0.63 0.22 0.15 band40.96 0.97 0.99 1.00 0.66 0.22 0.15 band50.67 0.66 0.63 0.

22、66 1.00 0.74 0.62 band60.31 0.28 0.22 0.22 0.74 1.00 0.97 band70.27 0.23 0.15 0.15 0.62 0.97 1.00 地物類型52：reservoir or pond 采樣單元數(shù)：波段號：1234567單變量統(tǒng)計(jì)最小值11103105921065310145713959805811最大值134711331313785130901092397179018均值11867.45 11524.50 11866.65 11463.62 8202.85 6880.54 6583.06 標(biāo)準(zhǔn)差685.33 774.47 840.3

23、0 787.88 1143.20 1222.94 1054.77 協(xié)方差矩陣band1469678.22 530192.44 571597.68 488610.33 775086.13 815146.84 704059.88 band2530192.44 599806.13 646958.99 555314.75 873181.20 918036.05 792743.95 band3571597.68 646958.99 706103.80 615130.54 933986.96 982104.19 848706.01 band4488610.33 555314.75 615130.54 62

24、0757.47 786470.27 770124.53 667628.04 band5775086.13 873181.20 933986.96 786470.27 1306914.77 1371906.62 1185233.66 band6815146.84 918036.05 982104.19 770124.53 1371906.62 1495575.28 1289075.62 band7704059.88 792743.95 848706.01 667628.04 1185233.66 1289075.62 1112549.65 相關(guān)系數(shù)矩陣band11.00 1.00 0.99 0.

25、90 0.99 0.97 0.97 band21.00 1.00 0.99 0.91 0.99 0.97 0.97 band30.99 0.99 1.00 0.93 0.97 0.96 0.96 band40.90 0.91 0.93 1.00 0.87 0.80 0.80 band50.99 0.99 0.97 0.87 1.00 0.98 0.98 band60.97 0.97 0.96 0.80 0.98 1.00 1.00 band70.97 0.97 0.96 0.80 0.98 1.00 1.00 地物類型71：sandy desert 采樣單元數(shù)：波段號：1234567單變量統(tǒng)計(jì)

26、最小值12367121161278014193163251894017687最大值13574136131511017835200212384722979均值12999.55 12911.56 13973.24 16059.48 17729.40 20873.43 20071.00 標(biāo)準(zhǔn)差184.46 235.73 360.60 522.67 724.43 919.38 902.80 協(xié)方差矩陣band134027.03 42724.42 61821.97 84307.15 102552.99 130797.22 132445.86 band242724.42 55567.65 82633.52

27、 114953.12 141779.18 184793.23 186349.87 band361821.97 82633.52 130034.17 185751.85 235039.03 309629.30 309516.95 band484307.15 114953.12 185751.85 273188.56 346740.12 460868.36 458951.17 band5102552.99 141779.18 235039.03 346740.12 524802.69 639218.08 599720.02 band6130797.22 184793.23 309629.30 46

28、0868.36 639218.08 845263.61 820257.69 band7132445.86 186349.87 309516.95 458951.17 599720.02 820257.69 815051.64 相關(guān)系數(shù)矩陣band11.00 0.98 0.93 0.87 0.77 0.77 0.80 band20.98 1.00 0.97 0.93 0.83 0.85 0.88 band30.93 0.97 1.00 0.99 0.90 0.93 0.95 band40.87 0.93 0.99 1.00 0.92 0.96 0.97 band50.77 0.83 0.90 0

29、.92 1.00 0.96 0.92 band60.77 0.85 0.93 0.96 0.96 1.00 0.99 band70.80 0.88 0.95 0.97 0.92 0.99 1.00 地物類型72：gravel desert 采樣單元數(shù)：波段號：1234567單變量統(tǒng)計(jì)最小值12536122361259013846153961707115686最大值14033141501559818228208612489222060均值13381.61 13361.20 14386.77 16480.55 19069.21 21519.69 19658.05 標(biāo)準(zhǔn)差274.50 351.45

30、545.87 781.52 979.35 1284.84 1152.27 協(xié)方差矩陣band175350.02 95950.03 145101.24 199282.47 224200.30 242453.93 241388.72 band295950.03 123515.93 188501.90 260838.38 296654.23 324127.03 320377.44 band3145101.24 188501.90 297974.59 421133.23 494009.44 557363.93 538052.43 band4199282.47 260838.38 421133.23 6

31、10773.88 739984.47 858330.17 808207.37 band5224200.30 296654.23 494009.44 739984.47 959129.37 1175970.82 1071346.47 band6242453.93 324127.03 557363.93 858330.17 1175970.82 1650813.32 1460959.07 band7241388.72 320377.44 538052.43 808207.37 1071346.47 1460959.07 1327725.27 相關(guān)系數(shù)矩陣band11.00 0.99 0.97 0.

32、93 0.83 0.69 0.76 band20.99 1.00 0.98 0.95 0.86 0.72 0.79 band30.97 0.98 1.00 0.99 0.92 0.79 0.86 band40.93 0.95 0.99 1.00 0.97 0.85 0.90 band50.83 0.86 0.92 0.97 1.00 0.93 0.95 band60.69 0.72 0.79 0.85 0.93 1.00 0.99 band70.76 0.79 0.86 0.90 0.95 0.99 1.00 3、對所選ROI樣本進(jìn)行可分離性評價(jià)，結(jié)果如下： JM值統(tǒng)計(jì)表：Jeffries-M

33、atusita30 12 51 52 71 72 73 30草地1.999 1.999 2.000 1.999 1.998 1.99812水澆地1.999 1.999 2.000 2.000 2.000 2.000 51河流1.999 1.999 1.995 2.000 2.000 2.000 52水庫2.000 2.000 1.995 1.993 2.000 2.000 71沙漠1.999 2.000 2.000 2.000 1.999 1.999 72礫漠1.998 2.000 2.000 2.000 1.999 1.896 73裸地1.999 2.000 2.000 2.000 1.99

34、9 1.896 分離散度統(tǒng)計(jì)表：Transformed Divergence30 12 51 52 71 72 73 30草地1.941 2.000 1.785 2.000 2.000 2.000 12水澆地2.0002.000 2.0002.000 2.000 2.000 51河流2.000 2.000 1.980 2.000 2.000 2.000 52水庫2.0002.0002.0002.0002.000 2.000 71沙漠2.000 2.000 2.000 2.0002.000 1.99972礫漠2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 73裸地2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 分析上述可分性度量矩陣可知，各地物間JM值均在1.8以上，因此可以有效的對各地物進(jìn)行區(qū)分，因此所選ROI樣本很適合與此監(jiān)督分類。4、 利用最大似然法對影像數(shù)據(jù)完成監(jiān)督分類。最大似然法分類后結(jié)果如下： 在ENVI經(jīng)典模式下，對監(jiān)督分類后影像依據(jù)編碼體系修改各種地物顏色，使其符合編