全 文 ：第 源愿 卷 第 圆 期
圆 园 员 圆 年 圆 月
林 业 科 学
杂悦陨耘晕栽陨粤 杂陨蕴灾粤耘 杂陨晕陨悦粤耘 灾燥造郾 源愿袁晕燥郾 圆云藻遭援 袁圆 园 员 圆
结合图像纹理特征的森林郁闭度遥感估测鄢
吴摇 飏员 摇 张登荣员袁 圆 摇 张汉奎员 摇 武红敢猿
渊员郾 浙江大学空间信息技术研究所摇 杭州 猿员园园圆苑曰 圆郾 杭州师范大学遥感与地球科学研究院摇 杭州 猿员园园猿远曰
猿郾 中国林业科学研究院资源信息研究所摇 北京 员园园园怨员冤
摘摇 要院摇 在光谱等传统特征的基础上袁结合遥感图像的纹理特征估测郁闭度院 首先基于面向地块的方法计算图像
的灰度共生矩阵纹理特征袁然后用主成分方法分析相关性并降维袁最后将图像纹理特征和光谱地形等特征一起作
为自变量引入到郁闭度估测的逐步回归模型中遥 结果表明院结合图像纹理特征的方法比传统的只基于光谱或地形
特征的方法在估测精度上有较大提高袁判别系数 軈砸圆 从 园郾 苑猿苑 提高到 园郾 愿园缘袁 估测精度从 愿员郾 园猿豫提高到 愿源郾 猿圆豫 遥
关键词院摇 郁闭度曰 纹理曰 灰度共生矩阵曰 面向地块曰 主成分分析曰 逐步线性回归
中图分类号院 杂苑苑员郾 愿摇 摇 摇 文献标识码院粤摇 摇 摇 文章编号院员园园员 原 苑源愿愿渊圆园员圆冤园圆 原 园园源愿 原 园远
收稿日期院 圆园员园 原 园远 原 园圆曰 修回日期院 圆园员园 原 园愿 原 园缘遥
基金项目院 国家 愿远猿 课题野面向地块的地物类型精细识别技术及其应用冶渊圆园园苑粤粤员圆在员愿员冤遥
鄢 张登荣为通讯作者遥
砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早 耘泽贼蚤皂葬贼蚤燥灶 燥枣 云燥则藻泽贼 悦葬灶燥责赠 阅藻灶泽蚤贼赠 悦燥皂遭蚤灶藻凿 憎蚤贼澡 栽藻曾贼怎则藻 云藻葬贼怎则藻泽
宰怎 再葬灶早员 摇 在澡葬灶早 阅藻灶早则燥灶早员袁 圆 摇 在澡葬灶早 匀葬灶噪怎蚤员 摇 宰怎 匀燥灶早早葬灶猿
渊员郾 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 杂责葬糟藻 陨灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶 栽藻糟澡灶蚤择怎藻袁 在澡藻躁蚤葬灶早 哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠摇 匀葬灶早扎澡燥怎 猿员园园圆苑曰
圆郾 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早 葬灶凿 耘葬则糟澡 杂糟蚤藻灶糟藻泽袁 匀葬灶早扎澡燥怎 晕燥则皂葬造 哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠摇 匀葬灶早扎澡燥怎 猿员园园猿远曰
猿郾 砸藻泽藻葬则糟澡 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 云燥则藻泽贼 砸藻泽燥怎则糟藻泽 陨灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶 栽藻糟澡灶蚤择怎藻泽袁 悦粤云摇 月藻蚤躁蚤灶早 员园园园怨员冤
粤遭泽贼则葬糟贼院摇 栽澡藻 凿藻增藻造燥责皂藻灶贼 燥枣 澡蚤早澡鄄则藻泽燥造怎贼蚤燥灶 则藻皂燥贼藻 泽藻灶泽蚤灶早 蚤皂葬早蚤灶早 贼藻糟澡灶燥造燥早赠 责则燥增蚤凿藻泽 葬 灶藻憎 憎葬赠 贼燥 贼澡藻 造葬则早藻鄄泽糟葬造藻
藻泽贼蚤皂葬贼蚤燥灶 燥枣 枣燥则藻泽贼 糟葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠援 栽澡藻 贼则葬凿蚤贼蚤燥灶葬造 蚤灶增藻则泽蚤燥灶 皂藻贼澡燥凿泽 枣燥则 糟葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠 燥灶造赠 怎泽藻 泽责藻糟贼则葬造 燥则 贼燥责燥早则葬责澡蚤糟葬造
枣藻葬贼怎则藻泽 燥枣 则藻皂燥贼藻 泽藻灶泽蚤灶早 蚤皂葬早藻泽援 匀燥憎藻增藻则袁 凿怎藻 贼燥 贼澡藻 藻曾蚤泽贼藻灶糟藻 燥枣 贼澡藻 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 贼澡蚤灶早 憎蚤贼澡 泽葬皂藻 泽责藻糟贼则怎皂 葬灶凿 贼澡藻 泽葬皂藻
贼澡蚤灶早 憎蚤贼澡 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 泽责藻糟贼则怎皂 责澡藻灶燥皂藻灶葬袁 蚤贼 蚤泽 凿蚤枣枣蚤糟怎造贼 贼燥 蚤皂责则燥增藻 贼澡藻 藻泽贼蚤皂葬贼蚤燥灶 葬糟糟怎则葬糟赠 燥枣 糟葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠援 月葬泽藻凿 燥灶
泽责藻糟贼则怎皂 葬灶凿 燥贼澡藻则 贼则葬凿蚤贼蚤燥灶葬造 枣藻葬贼怎则藻泽袁 贼澡蚤泽 责葬责藻则 糟燥皂遭蚤灶藻泽 贼藻曾贼怎则藻 枣藻葬贼怎则藻泽 燥枣 则藻皂燥贼藻 泽藻灶泽蚤灶早 蚤皂葬早藻泽 贼燥 藻泽贼蚤皂葬贼藻 糟葬灶燥责赠
凿藻灶泽蚤贼赠援 云蚤则泽贼造赠袁 贼澡藻 早则葬赠 造藻增藻造 糟燥鄄燥糟糟怎则则藻灶糟藻 皂葬贼则蚤曾 渊郧蕴悦酝冤 贼藻曾贼怎则藻 枣藻葬贼怎则藻泽 葬则藻 糟燥皂责怎贼藻凿 怎泽蚤灶早 燥遭躁藻糟贼鄄遭葬泽藻凿 皂藻贼澡燥凿援 栽澡藻灶袁
责则蚤灶蚤糟蚤责葬造 糟燥皂责燥灶藻灶贼 葬灶葬造赠泽蚤泽 渊孕悦粤冤 皂藻贼澡燥凿 蚤泽 葬责责造蚤藻凿 蚤灶 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 葬灶葬造赠泽蚤泽 葬灶凿 凿蚤皂藻灶泽蚤燥灶 则藻凿怎糟贼蚤燥灶 燥枣 贼藻曾贼怎则藻 枣藻葬贼怎则藻泽援
云蚤灶葬造造赠袁 泽责藻糟贼则怎皂 葬灶凿 贼燥责燥早则葬责澡蚤糟葬造 枣藻葬贼怎则藻泽 贼燥早藻贼澡藻则 憎蚤贼澡 贼藻曾贼怎则藻 枣藻葬贼怎则藻泽 葬则藻 蚤灶贼则燥凿怎糟藻凿 蚤灶贼燥 泽贼藻责憎蚤泽藻 则藻早则藻泽泽蚤燥灶 皂燥凿藻造 贼燥
藻泽贼蚤皂葬贼藻 糟葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠援 栽澡藻 藻曾责藻则蚤皂藻灶贼葬造 则藻泽怎造贼泽 泽澡燥憎藻凿 贼澡葬贼 糟燥皂责葬则藻凿 憎蚤贼澡 贼澡藻 贼则葬凿蚤贼蚤燥灶葬造 皂藻贼澡燥凿 燥灶造赠 遭葬泽藻凿 燥灶 泽责藻糟贼则怎皂 燥则
贼燥责燥早则葬责澡蚤糟葬造 枣藻葬贼怎则藻泽袁 贼澡藻 皂藻贼澡燥凿 糟燥皂遭蚤灶藻凿 憎蚤贼澡 贼藻曾贼怎则藻 枣藻葬贼怎则藻泽 早则藻葬贼造赠 蚤皂责则燥增藻凿 贼澡藻 藻泽贼蚤皂葬贼蚤燥灶 葬糟糟怎则葬糟赠援 栽澡藻 糟燥藻枣枣蚤糟蚤藻灶贼 燥枣
凿藻贼藻则皂蚤灶葬贼蚤燥灶 渊葬凿躁怎泽贼藻凿 軈砸圆 冤 蚤灶糟则藻葬泽藻凿 枣则燥皂 园郾 苑猿苑 贼燥 园郾 愿园缘郾 栽澡藻 藻泽贼蚤皂葬贼蚤燥灶 葬糟糟怎则葬糟赠 蚤灶糟则藻葬泽藻凿 枣则燥皂 愿员郾 园猿豫 贼燥 愿源郾 猿圆豫援
运藻赠 憎燥则凿泽院摇 糟葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠曰 贼藻曾贼怎则藻曰 早则葬赠 造藻增藻造 糟燥鄄燥糟糟怎则则藻灶糟藻 皂葬贼则蚤曾 渊郧蕴悦酝冤曰 遭造燥糟噪鄄燥则蚤藻灶贼藻凿曰 责则蚤灶糟蚤责葬造 糟燥皂责燥灶藻灶贼
葬灶葬造赠泽蚤泽 渊孕悦粤冤曰 泽贼藻责憎蚤泽藻 造蚤灶藻葬则 则藻早则藻泽泽蚤燥灶
摇 摇 郁闭度既是反映森林结构的重要指标之一袁也
是森林经营管理中作为小班区划尧确定抚育采伐强
度等的重要指标袁已成为通过遥感图像进行森林蓄
积量估测不可或缺的因子渊李崇贵等袁 圆园园远冤遥 通常
情况下袁郁闭度通过人工外业调查获取袁这种常规获
取方法劳动强度大且成本高遥 近年来袁遥感技术的
发展为大区域森林郁闭度估测提供了新的途径遥
孕怎等渊圆园园源冤选取与郁闭度密切关系的变量建立回
归模型袁使用逐步回归法估测郁闭度曰 杜晓明等
渊圆园园愿冤使用偏最小二乘回归法估测郁闭度遥
然而袁光谱特征未能充分利用图像的空间结构尧
纹理等信息袁且遥感影像中野同物异谱冶和野异物同
谱冶现象普遍存在袁仅依据光谱特征很难进行郁闭
度的准确提取和分析遥 不同于基于像素的光谱特
征袁纹理特征考虑像素之间的空间关系渊粤贼噪蚤灶泽燥灶 藻贼
葬造援袁 圆园园园冤袁有助于提高图像解析和特征提取的精度
渊月藻则遭藻则燥早造怎 藻贼 葬造援袁 圆园园园 冤遥 蕴藻增藻泽择怎藻 等 渊 圆园园猿 冤尧
酝燥泽噪葬造等渊圆园园源冤和 运葬赠蚤贼葬噪蚤则藻等渊圆园园远冤分别利用纹
理特征进行了树木健康尧病虫害状况和树龄等的研
究袁结果表明相较于单纯使用光谱特征袁提取的信息
摇 第 圆 期 吴摇 飏等院 结合图像纹理特征的森林郁闭度遥感估测
精度更高遥
高分辨率遥感影像相比传统影像袁空间结构信
息更加丰富尧地物细微变化更加突出曰但空间分辨率
增加的同时袁同质像素内部的光谱响应差异也增大遥
因此袁只有当高分辨率影像被分割成野同质冶的地块
对象时袁基于纹理特征的参数反演才能更加精确
渊月藻灶扎 藻贼 葬造援袁 圆园园源冤遥 如 悦澡怎遭藻赠 等渊圆园园远冤使用面向
地块分析纹理特征的方法从高分辨率图像中成功提
取出森林树龄和树高等参数遥
另外袁在遥感影像上对应不同的森林郁闭度袁纹
理呈现明显差异要要要植被茂密的地块纹理较均匀袁
植被稀疏的地块纹理差异较大曰乔木树冠和草类植
物在纹理上也显著不同遥 乔木树冠纹理较粗糙袁而
草类较平滑袁因此选择适当的纹理类型进行回归袁对
郁闭度估测的准确性也至关重要遥
本文研究了结合图像纹理特征的郁闭度遥感估
测方法袁通过试验证明适当纹理类型的引入对郁闭
度估测精度有明显提高遥
员摇 材料与方法
员郾 员摇 研究区概况与样本选择
研究区位于陕西省长武县南部 员园苑毅源猿忆要员园苑毅
缘愿忆耘袁猿源毅缘怨忆要猿缘毅员愿忆晕袁海拔 愿源苑 耀 员 圆苑源 皂袁森林类
型以刺槐渊砸燥遭蚤灶葬 责泽藻怎凿燥葬糟葬糟蚤葬冤为主袁辅以少量杨类
渊孕燥责怎造怎泽冤与柏类渊悦怎责则藻泽泽怎泽冤树木遥 遥感图像使用
杂责燥贼 缘 全色波段与多光谱影像融合的 圆郾 缘 皂分辨率
猿 波段影像图袁覆盖范围 苑怨愿 噪皂圆遥
为了进行基于地块的纹理分析袁首先对遥感图
像进行自动多尺度分割渊吴炜等袁 圆园园怨冤袁设置分割
结果的最大区块面积小于 员园 园园园 皂圆袁实际分割结果
的区块多在 员 园园园 耀 缘 园园园 皂圆 之间袁保证了区块内部
均质性遥 对分割结果进行面向对象分类渊陈云洁
等袁 圆园园远冤袁掩模掉非林地区块并人工过滤掉少量的
非均质区块袁最终保留 员远源 个区块作为研究对象曰
同时通过 阅耘酝数据提取各区块的坡向和高程等地
形特征袁配合当地林业部门获得实测郁闭度和树种
等信息遥 对各研究对象采用野平均样地排序法冶渊李
崇贵等袁 圆园园缘冤抽取其中的 员园园 个区块来建立回归
模型袁剩下的 远源 个区块用于检验遥
员郾 圆摇 变量设置
综合先前的相关研究渊李崇贵等袁 圆园园远曰 杜晓
明等袁 圆园园愿冤袁设置了 杂孕员袁杂孕圆袁杂孕猿袁杂孕 圆猿 袁杂孕 猿 原 圆猿 垣 圆袁
杂孕 员圆 袁杂孕 圆 原 员圆 垣 员袁杂孕 圆 伊 猿员 袁杂孕 员 伊 圆猿 等 员圆 个光谱特征
自变量袁 阴坡尧阳坡渊由坡向经数量化处理得到冤尧坡
度尧坡位等地形特征自变量袁同时设置了同质度
渊澡燥皂燥早藻灶藻蚤贼赠冤尧均值渊皂藻葬灶冤尧熵渊藻灶贼则燥责赠冤尧角二阶距
渊粤杂酝冤尧相异性渊凿蚤泽泽蚤皂蚤造葬则蚤贼赠冤尧反差渊糟燥灶贼则葬泽贼冤尧标准
差渊泽贼凿冤尧相关性渊糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶冤共 愿 种灰度共生矩阵
渊早则葬赠 造藻增藻造 糟燥鄄燥糟糟怎则则藻灶糟藻 皂葬贼则蚤曾袁 郧蕴悦酝冤纹理特征袁
每种纹理特征又分别计算 猿 个波段 源 个方向渊园毅袁
源缘毅袁怨园毅袁员猿缘毅冤的纹理值袁即总共 怨远 个纹理特征自
变量遥 所有变量均进行中心标准化袁以消除量纲不
同带来的影响遥
员郾 猿摇 面向地块的 郧蕴悦酝纹理分析
由于纹理特征不能通过单个像素提取袁而传统
的移动窗口法又存在矩形窗口形状大小固定和将纹
理特征平滑化等缺点渊月藻灶扎 藻贼 葬造援袁 圆园园源冤袁因此本研
究使用面向地块的 郧蕴悦酝纹理分析方法院 首先将影
像通过人工交互的多尺度分割渊月藻灶扎 藻贼 葬造援袁 圆园园源冤分
为一个个内部均质尧空间连续的区块对象袁然后针对
每个对象提取 郧蕴悦酝纹理和郁闭度反演遥
计算 郧蕴悦酝纹理特征使用 藻悦燥早灶蚤贼蚤燥灶 的 栽藻曾贼怎则藻
葬枣贼藻则 匀葬则葬造蚤糟噪算法袁以整个对象为窗口袁以 员 个像素
为统计距离袁计算 源 个方向的 郧蕴悦酝 值遥 为了减少
边缘效应袁对象的边缘像素也计算在内遥 郧蕴悦酝 值
的计算结果与地块对象的面积和形状无关遥 面向地
块对象的 郧蕴悦酝 纹理分析方法根据图像局部信息
自适应地变化窗口袁减小了固定窗口的边缘效应和
纹理特征平滑化的缺点袁能更准确地提取图像纹理
信息遥 在此共设置了 愿 种 郧蕴悦酝的纹理类型来分别
描述区块对象关于空间复杂性尧内部均匀性尧反差边
缘及其边缘效应尧邻域空间变化的几何结构尧变化幅
度尧局部模式和排列规则等的综合纹理信息
渊匀葬则葬造蚤糟噪 藻贼 葬造援袁 员怨苑猿冤遥
员郾 源摇 主成分分析渊孕悦粤冤
如果将纹理特征的 怨远 个变量全部代入回归模
型袁将造成维数灾难和极大计算量遥 通过分别计算
每种纹理类型中 员圆 个变量间的相关系数矩阵发现袁
同一波段不同方向的变量间存在明显相关袁且 猿 个
波段间的纹理变量也存在一定相关关系遥 因此在建
立回归模型前袁先对各纹理变量进行主成分分析和
正交旋转袁提取彼此不相关的综合因子袁在保证原始
信息丢失最少的前提下降低变量的空间维数遥
员郾 缘摇 逐步回归分析
运用逐步法进行郁闭度为因变量的回归分
析遥 共设置了只基于光谱地形等传统特征尧只基
于纹理特征和结合传统特征与纹理特征的 猿 组模
型进行拟合和估测效果的对比遥 拟合效果以校正
怨源
林 业 科 学 源愿 卷摇
軍砸圆 作为判定系数袁消除了自变量个数对拟合优度
的影响遥
员郾 远摇 估测精度评价指标
用检验样本来检测回归模型的估测稳定性和精
度袁评价指标使用均方根误差 渊 则燥燥贼鄄皂藻葬灶鄄泽择怎葬则藻
藻则则燥则袁 砸酝杂耘冤 和估测精度 渊 藻泽贼蚤皂葬贼蚤燥灶 葬糟糟怎则葬糟赠袁
耘粤冤渊孕怎 藻贼 葬造援袁 圆园园源曰 李崇贵等袁 圆园园缘冤袁表达式分
别为院
砸酝杂耘 越 员灶鄱灶蚤 越 员渊 赞赠蚤 原 赠蚤冤圆曰
耘粤 越 员 原 砸酝杂耘鄱灶蚤 越 员赠蚤⎛⎝⎜ ⎞⎠⎟ 伊 员园园豫 遥
式中院 赞赠蚤 和 赠蚤 分别为第 蚤个检验样本的估测值和实
测值曰 灶是检验样本的个数遥
圆摇 结果与分析
圆郾 员摇 相关分析结果
为了找出与郁闭度相关显著的特征类型袁首先
计算郁闭度与各特征变量的相关系数矩阵袁部分如
表 员 耀 猿 所示遥
表 员摇 光谱特征与郁闭度的相关系数矩阵淤
栽葬遭援 员摇 栽澡藻 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 皂葬贼则蚤曾 遭藻贼憎藻藻灶 藻葬糟澡 泽责藻糟贼则怎皂 枣藻葬贼怎则藻 葬灶凿 糟葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠
杂孕员 杂孕圆 杂孕猿 杂孕 圆猿 杂孕 猿 原 圆猿 垣 圆 杂孕 员圆 杂孕 圆 原 员圆 垣 员 杂孕 圆 伊 猿员 杂孕 员 伊 圆猿
郁闭度悦葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠 原 园郾 愿员猿鄢 原 园郾 苑圆园鄢 原 园郾 苑源缘鄢 原 园郾 猿员远鄢 园郾 缘愿园鄢 园郾 源怨员鄢 原 园郾 猿圆远鄢 园郾 圆怨怨鄢 原 园郾 远缘源鄢
摇 摇 淤 鄢在 园郾 园员 水平上显著相关遥 下同遥 鄢悦燥则则藻造葬贼蚤燥灶 蚤泽 泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼 葬贼 贼澡藻 园郾 园员 造藻增藻造援 栽澡藻 泽葬皂藻 遭藻造燥憎援
表 圆摇 地形特征与郁闭度的相关系数矩阵
栽葬遭援 圆摇 栽澡藻 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 皂葬贼则蚤曾 遭藻贼憎藻藻灶 藻葬糟澡
贼燥责燥早则葬责澡蚤糟葬造 枣藻葬贼怎则藻 葬灶凿 糟葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠
阴坡杂澡葬凿赠 泽造燥责藻 阳坡杂怎灶灶赠 泽造燥责藻 坡度郧则葬凿蚤藻灶贼 坡位杂造燥责藻 责燥泽蚤贼蚤燥灶
郁闭度悦葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠 园郾 员怨缘 园郾 员源缘 园郾 员员缘 原 园郾 员猿怨
摇 摇摇 摇 通过相关系数矩阵可见袁除光谱特征与郁闭度
显著相关外袁多种纹理特征也与郁闭度在 园郾 园员 的显
著水平上存在明显相关袁且一般 杂孕员 近红外波段的
纹理特征比 杂孕圆 红波段和 杂孕猿 绿波段的相关性要明
显曰 但对同一种纹理特征而言袁相同波段不同方向
的特征变量与郁闭度的相关性差异不大遥 而阴坡尧
阳坡等地形特征与郁闭度的相关性却不十分显著袁
这主要是本研究区的地形多以平尧缓坡为主所致遥
表 猿摇 猿 个波段 园毅方向的各纹理特征与郁闭度的相关系数矩阵
栽葬遭援 猿摇 栽澡藻 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 皂葬贼则蚤曾 遭藻贼憎藻藻灶 藻葬糟澡 贼藻曾贼怎则藻 枣藻葬贼怎则藻 蚤灶 藻葬糟澡 遭葬灶凿 蚤灶 凿蚤则藻糟贼蚤燥灶 园毅 葬灶凿 糟葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠
同质度 匀燥皂燥早藻灶藻蚤贼赠 均值 酝藻葬灶 熵 耘灶贼则燥责赠
杂孕员 杂孕圆 杂孕猿 杂孕员 杂孕圆 杂孕猿 杂孕员 杂孕圆 杂孕猿
郁闭度 悦葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠 园郾 源圆猿鄢 园郾 猿愿猿鄢 园郾 猿园怨鄢 原 园郾 猿远苑鄢 原 园郾 园员缘 园郾 员猿源 原 园郾 远猿愿鄢 原 园郾 缘远园鄢 原 园郾 缘缘园鄢
角二阶距 粤杂酝 相异性 阅蚤泽泽蚤皂蚤造葬则蚤贼赠 反差 悦燥灶贼则葬泽贼
杂孕员 杂孕圆 杂孕猿 杂孕员 杂孕圆 杂孕猿 杂孕员 杂孕圆 杂孕猿
郁闭度 悦葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠 园郾 远怨园鄢 园郾 远员远鄢 园郾 缘怨员鄢 园郾 猿源愿鄢 原 园郾 园源源 原 园郾 园猿园 园郾 源苑圆鄢 园郾 员圆员 园郾 员园缘
标准差 杂贼凿 相关性 悦燥则则藻造葬贼蚤燥灶
杂孕员 杂孕圆 杂孕猿 杂孕员 杂孕圆 杂孕猿
郁闭度 悦葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠 园郾 员园苑 园郾 源圆苑鄢 园郾 源员愿鄢 园郾 远远圆鄢 园郾 猿苑怨鄢 园郾 源圆猿鄢
摇 摇圆郾 圆摇 基于传统特征的回归模型
运用逐步法袁首先建立光谱和地形等传统特征
与郁闭度的线性回归模型遥 经过逐步分析袁模型按
进入顺序最终保留了 杂孕员袁杂孕 圆 原 员圆 垣 员袁杂孕圆 猿 个自变
量袁剔除了阴坡等相关性较小的地形特征遥 回归方
程如下院
赞赠员 越 原 园郾 员猿苑杂孕员 原 园郾 园缘怨杂孕 圆 原 员圆 垣 员 原
园郾 园猿缘杂孕圆 垣 园郾 缘苑员遥 渊员冤
摇 摇 拟合效果见表 缘袁实测值与估测值之间的散点
和回归图如图 员 所示遥
由回归方程渊员冤可知院 近红外波段尧红波段和归
一化植被指数对郁闭度差异反映最为显著遥
圆郾 猿摇 基于纹理特征的回归模型
圆郾 猿郾 员摇 孕悦粤和正交旋转结果摇 以 郧蕴悦酝 纹理特征
的角二阶距渊粤杂酝冤为例袁首先对其 员圆 个变量进行
运葬蚤泽藻则鄄酝藻赠藻则鄄韵造噪蚤灶 检验袁得到 运酝韵 值为 园郾 怨园员袁变
量间存在较强相关性袁满足进行 孕悦粤 的前提曰然后
设置主成分的最小特征值为 员袁对 员圆 个变量进行
摇 摇
园缘
摇 第 圆 期 吴摇 飏等院 结合图像纹理特征的森林郁闭度遥感估测
图 员摇 基于传统特征模型的实测值与
估测值间的散点和回归图
云蚤早援 员摇 栽澡藻 泽糟葬贼贼藻则 葬灶凿 则藻早则藻泽泽蚤燥灶 责造燥贼 遭藻贼憎藻藻灶 皂藻葬泽怎则藻凿
增葬造怎藻 葬灶凿 藻泽贼蚤皂葬贼藻凿 增葬造怎藻 遭葬泽藻凿 燥灶 贼则葬凿蚤贼蚤燥灶葬造 枣藻葬贼怎则藻泽
主成分提取袁最终得到 圆 个主成分袁共保留了原
怨远郾 怨怨愿豫的信息量曰再对提取出的主成分进行正交
旋转袁得到旋转后的因子载荷矩阵见表 源遥
从表 源 可见院 因子变量 圆 基本反映了 杂孕员 在各
方向上的 粤杂酝值袁而因子变量 员 反映了 杂孕圆 和 杂孕猿
在各方向上共同的 粤杂酝值遥
其他纹理类型的 孕悦粤 结果与 粤杂酝 相似袁各提
取了代表其纹理特征的 圆 个因子变量遥 观察 孕悦粤
结果不难发现院 在郁闭度反演中袁近红外波段的纹
理特征单独占用了 员 个因子变量袁信息量丰富曰 红尧
绿波段的纹理特征存在一定线性相关袁其信息量被
员 个因子变量共同保留曰 而近红外波段的纹理特征
与红尧绿波段的相关性较低遥
表 源摇 粤杂酝特征的 员圆 个变量经 孕悦粤和正交旋转后的因子载荷矩阵
栽葬遭援 源摇 栽澡藻 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 皂葬贼则蚤曾 遭藻贼憎藻藻灶 藻葬糟澡 泽责藻糟贼则怎皂 枣藻葬贼怎则藻 葬灶凿 糟葬灶燥责赠 凿藻灶泽蚤贼赠
波段 月葬灶凿
杂孕员 杂孕圆 杂孕猿
园毅 源缘毅 怨园毅 员猿缘毅 园毅 源缘毅 怨园毅 员猿缘毅 园毅 源缘毅 怨园毅 员猿缘毅
成分 员 悦燥皂责燥灶藻灶贼 员 园郾 缘源苑 园郾 缘圆圆 园郾 缘圆苑 园郾 缘缘猿 园郾 愿圆远 园郾 愿员圆 园郾 愿员圆 园郾 愿猿远 园郾 愿猿员 园郾 愿员苑 园郾 愿员愿 园郾 愿猿怨
成分 圆 悦燥皂责燥灶藻灶贼 圆 园郾 愿圆愿 园郾 愿缘园 园郾 愿源圆 园郾 愿圆怨 园郾 缘圆员 园郾 缘缘园 园郾 缘源猿 园郾 缘员愿 园郾 缘员苑 园郾 缘源缘 园郾 缘猿远 园郾 缘员圆
摇 摇圆郾 猿郾 圆摇 回归分析结果摇 将纹理特征经 孕悦粤 得到的
员远 个因子变量作为自变量建立回归模型遥 通过逐
步分析袁模型先后保留了 粤杂酝 因子 圆尧粤杂酝 因子 员尧
酝藻葬灶 因子 圆尧 酝藻葬灶 因子 员尧 阅蚤泽泽蚤皂蚤造葬则蚤贼赠 因子 圆尧
悦燥灶贼则葬泽贼因子 员尧阅蚤泽泽蚤皂蚤造葬则蚤贼赠 因子 员 和 悦燥灶贼则葬泽贼 因子
图 圆摇 基于纹理特征模型的实测值
与估测值间的散点和回归图
云蚤早援 圆摇 栽澡藻 泽糟葬贼贼藻则 葬灶凿 则藻早则藻泽泽蚤燥灶 责造燥贼 遭藻贼憎藻藻灶
皂藻葬泽怎则藻凿 增葬造怎藻 葬灶凿 藻泽贼蚤皂葬贼藻凿 增葬造怎藻
遭葬泽藻凿 燥灶 贼藻曾贼怎则藻 枣藻葬贼怎则藻泽
圆 共 愿 个自变量袁回归方程如下院
赞赠圆 越 园郾 员源苑粤杂酝圆 垣 园郾 员远远粤杂酝员 原 园郾 员园圆酝藻葬灶圆 原
园郾 员圆园酝藻葬灶员 垣 园郾 员圆缘阅蚤泽泽蚤皂蚤造葬则赠圆 原
园郾 员圆缘悦燥灶贼则葬泽贼员 垣 园郾 员猿源阅蚤泽泽蚤皂蚤造葬则赠员 原
园郾 园愿圆悦燥灶贼则葬泽贼圆 垣 园郾 缘苑员遥 渊圆冤
摇 摇 拟合效果见表 缘袁实测值与估测值之间的散点
和回归图如图 圆 所示遥
从逐步回归的保留顺序可见院 对于大多数纹理
类型袁近红外波段的纹理特征较红尧绿波段对郁闭度
反应更为显著遥
圆郾 源摇 结合传统特征和纹理特征的回归模型
图 猿摇 结合传统特征和纹理特征模型的
实测值与预测值间的散点和回归图
云蚤早援 猿摇 栽澡藻 泽糟葬贼贼藻则 葬灶凿 则藻早则藻泽泽蚤燥灶 责造燥贼 遭藻贼憎藻藻灶
皂藻葬泽怎则藻凿 增葬造怎藻 葬灶凿 藻泽贼蚤皂葬贼藻凿 增葬造怎藻 糟燥皂遭蚤灶藻凿
憎蚤贼澡 贼则葬凿蚤贼蚤燥灶葬造 葬灶凿 贼藻曾贼怎则藻 枣藻葬贼怎则藻泽
最后将光谱和地形等传统特征与 孕悦粤 后的纹
理特征一同代入回归模型袁使用逐步分析得到回归
方程院
赞赠猿 越 原 园郾 员愿远杂孕员 原 园郾 园苑园杂孕 圆 原 员圆 垣 员 垣 园郾 员猿园粤杂酝圆 原
园郾 园圆猿杂贼凿员 原 园郾 园苑缘杂孕 猿 原 圆猿 垣 圆 原
园郾 园圆猿悦燥则则藻造葬贼蚤燥灶员 原 园郾 园圆苑匀燥皂燥早藻灶藻蚤贼赠员 垣
员缘
林 业 科 学 源愿 卷摇
摇 园郾 员员愿粤杂酝员 垣 园郾 园怨苑耘灶贼则燥责赠员 垣
摇 园郾 园苑怨耘灶贼则燥责赠圆 垣 园郾 缘苑员遥 渊猿冤
摇 摇 拟合效果见表 缘袁实测值与估测值之间的散点
和回归图如图 猿 所示遥
从表 缘 中 軈砸圆 的提高可见院 纹理特征的引入增
加了郁闭度反演的信息量袁使回归方程的拟合效果
明显提高遥
圆郾 缘摇 猿 组回归模型估测结果对比
将 远源 个检验样本分别代入 猿 组回归模型求得
郁闭度估测值袁并绘制实测值与估测值之间的散
点和 回 归 图 渊图 源 冤遥 计 算 各 组 的 砸酝杂耘 和
耘粤 渊表 缘冤遥
图 源摇 检验样本的实测值与估测值间的散点和回归图
云蚤早援 源摇 栽澡藻 泽糟葬贼贼藻则 葬灶凿 则藻早则藻泽泽蚤燥灶 责造燥贼 燥枣 贼藻泽贼蚤灶早 泽葬皂责造藻泽 遭藻贼憎藻藻灶 皂藻葬泽怎则藻凿 增葬造怎藻 葬灶凿 藻泽贼蚤皂葬贼藻凿 增葬造怎藻
表 缘摇 猿 组回归模型拟合效果与估测效果比较
栽葬遭援 缘摇 栽澡藻 枣蚤贼贼蚤灶早 葬灶凿 藻泽贼蚤皂葬贼蚤燥灶 则藻泽怎造贼泽 糟燥皂责葬则蚤泽燥灶 燥枣 贼澡则藻藻 则藻早则藻泽泽蚤燥灶 皂燥凿藻造泽
拟合效果 云蚤贼贼蚤灶早 则藻泽怎造贼泽 估测效果 耘泽贼蚤皂葬贼蚤燥灶 则藻泽怎造贼泽
复相关系数 砸圆 校正判定系数 軈砸圆 标准估计误差 杂 均方误差 砸酝杂耘 估测精度 耘粤渊豫 冤
基于传统特征 月葬泽藻凿 燥灶 贼则葬凿蚤贼蚤燥灶葬造 枣藻葬贼怎则藻泽 园郾 苑源员 园郾 苑猿苑 园郾 员园苑 苑猿 园郾 员园苑 缘缘 愿员郾 园猿
基于纹理特征 月葬泽藻凿 燥灶 贼藻曾贼怎则藻 枣藻葬贼怎则藻泽 园郾 苑猿猿 园郾 苑员怨 园郾 员员员 源缘 园郾 员员源 源缘 苑怨郾 苑怨
结合传统和纹理特征悦燥皂遭蚤灶葬贼藻凿 憎蚤贼澡 贼则葬凿蚤贼蚤燥灶葬造 葬灶凿 贼藻曾贼怎则藻 枣藻葬贼怎则藻泽 园郾 愿员苑 园郾 愿园缘 园郾 园怨圆 苑源 园郾 园愿愿 愿源 愿源郾 猿圆
摇 摇摇 摇 对比 猿 组模型的实测值与估测值之间的散点和
回归图袁虽然只基于传统特征比只基于纹理特征的
回归模型在拟合和估测效果上稍好些袁但前者在 远源
个估测值中出现了 圆 个小于 园 的奇异点袁而只基于
纹理特征与结合了传统和纹理特征的回归模型却没
有此情况遥
同时结合了传统和纹理特征的回归模型无论在
拟合效果还是估测效果上袁都比只基于传统特征时
有较大提高袁估测精度从 愿员郾 园猿豫提高到 愿源郾 猿圆豫 遥
最后绘制 猿 组模型的估测绝对误差线图渊图
缘冤袁从图中明显看到纹理特征的引入使估测误差也
更趋于稳定遥
图 缘摇 猿 组模型的估测绝对误差线图
云蚤早援 缘摇 栽澡藻 藻泽贼蚤皂葬贼蚤增藻 葬遭泽燥造怎贼藻 藻则则燥则 造蚤灶藻 糟澡葬则贼 燥枣 贼澡则藻藻 皂燥凿藻造泽
猿摇 结论与讨论
郁闭度建模估测是森林资源遥感估测研究的一
项重要内容渊琚存勇等袁 圆园园苑冤袁传统的估测方法仅
利用图像的光谱或地形特征袁估测精度难以提高遥
本文针对传统方法中存在的问题袁以面向地块的方
圆缘
摇 第 圆 期 吴摇 飏等院 结合图像纹理特征的森林郁闭度遥感估测
法提取 郧蕴悦酝纹理特征袁使用 孕悦粤和正交旋转方法
从大量的纹理特征中提取少量综合因子与光谱和地
形特征共同参与郁闭度反演遥 通过只基于光谱地形
等传统特征尧只基于纹理特征和结合了传统与纹理
特征的 猿 种回归模型的估测结果对比表明袁本文提
出的方法由于引入了纹理特征使郁闭度遥感估测的
精度有很大提高遥 同时还得出了以下结论院
员冤 无论是光谱特征还是纹理特征袁近红外波段
与郁闭度的相关性最明显袁对郁闭度反应最显著曰
圆冤 在多种纹理类型中袁代表纹理全局均一性的
角二阶距渊粤杂酝冤对郁闭度反演的贡献最大袁与郁闭
度呈明显正相关关系曰
猿冤 对于郁闭度反演袁同一纹理类型同一波段不
同方向上提供的纹理信息相近袁红波段与绿波段的
纹理信息相关袁而近红外波段的纹理信息贡献最大遥
另外袁分析检验样本的树种信息发现袁基于传统
特征的回归模型郁闭度估测误差较大而基于传统特
征和纹理特征的回归模型误差较小的区块在乔木下
方多覆盖茂密的草类或灌木袁说明纹理特征对乔木
和草类或灌木的区别较为明显袁今后需要进一步研
究图像纹理特征在树种结构识别等方面的应用遥
参 考 文 献
陈云洁袁 冯摇 通袁史培军袁等援 圆园园远郾 基于面向对象和规则的遥感影
像分类研究援 武汉大学学报袁猿员渊源冤院 猿员远 原 猿圆园援
杜晓明袁蔡体久袁琚存勇援 圆园园愿郾 采用偏最小二乘回归方法估测森林
郁闭度援 应用生态学报袁员怨渊圆冤院 圆苑猿 原 圆苑苑援
琚存勇袁邸雪颖袁蔡体久援 圆园园苑郾 变量筛选方法对郁闭度遥感估测模
型的影响比较援 林业科学袁源猿渊员圆冤院 猿猿 原 猿愿援
李崇贵袁赵宪文袁李春干援 圆园园远郾 森林蓄积量遥感估测理论与实现援
北京院 科学出版社援
李崇贵袁赵宪文援 圆园园缘郾 确定监测区域建立森林郁闭度估测方程最优
样地的研究援 北京林业大学学报袁 圆苑渊远冤院 圆源 原 圆愿援
吴摇 炜袁沈占锋袁骆剑承袁等援 圆园园怨郾 均值漂移高分辨率遥感影像多尺
度分割的集群实现援 计算机工程与应用袁源缘渊猿源冤院 苑 原 怨袁 圆源援
粤贼噪蚤灶泽燥灶 孕 酝袁 蕴藻憎蚤泽 孕援 圆园园园郾 郧藻燥泽贼葬贼蚤泽贼蚤糟葬造 糟造葬泽泽蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 枣燥则 则藻皂燥贼藻
泽藻灶泽蚤灶早院 葬灶 蚤灶贼则燥凿怎糟贼蚤燥灶援 悦燥皂责怎贼藻则泽 驭 郧藻燥泽糟蚤藻灶糟藻泽袁
圆远渊源冤院 猿远员 原 猿苑员援
月藻灶扎 哉 悦袁 匀燥枣皂葬灶灶 孕袁 宰蚤造造澡葬怎糟噪 郧袁 藻贼 葬造援 圆园园源郾 酝怎造贼蚤鄄则藻泽燥造怎贼蚤燥灶袁
燥遭躁藻糟贼鄄燥则蚤藻灶贼藻凿 枣怎扎扎赠 葬灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 则藻皂燥贼藻 泽藻灶泽蚤灶早 凿葬贼葬 枣燥则 郧陨杂鄄则藻葬凿赠
蚤灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶援 陨杂孕砸杂 允燥怎则灶葬造 燥枣 孕澡燥贼燥早则葬皂皂藻贼则赠 葬灶凿 砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早袁
缘愿渊猿 辕 源冤院 圆猿怨 原 圆缘愿援
月藻则遭藻则燥早造怎 杂袁蕴造燥赠凿遭 悦 阅袁粤贼噪蚤灶泽燥灶遭 孕 酝袁藻贼 葬造援 圆园园园郾 栽澡藻 蚤灶贼藻早则葬贼蚤燥灶 燥枣
泽责藻糟贼则葬造 葬灶凿 贼藻曾贼怎则葬造 蚤灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶 怎泽蚤灶早 灶藻怎则葬造 灶藻贼憎燥则噪泽 枣燥则 造葬灶凿 糟燥增藻则
皂葬责责蚤灶早 蚤灶 贼澡藻 酝藻凿蚤贼藻则则葬灶藻葬灶援 悦燥皂责怎贼藻则泽 驭 郧藻燥泽糟蚤藻灶糟藻泽袁 圆远渊源冤院
猿愿缘 原 猿怨远援
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孕澡燥贼燥早则葬皂皂藻贼则蚤糟 耘灶早蚤灶藻藻则蚤灶早 驭 砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早袁
苑圆渊源冤院 猿愿猿 原 猿怨源援
匀葬则葬造蚤糟噪 砸 酝袁杂澡葬灶皂怎早葬皂 运袁 阅蚤灶泽贼藻蚤灶 陨 匀援 员怨苑猿郾 栽藻曾贼怎则藻 枣藻葬贼怎则藻泽 枣燥则
蚤皂葬早藻 糟造葬泽泽蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶援 陨耘耘耘 栽则葬灶泽葬糟贼蚤燥灶泽 燥灶 杂赠泽贼藻皂泽袁 酝葬灶 葬灶凿
悦赠遭藻则灶藻贼蚤糟泽袁猿渊远冤院 远员园 原 远圆员援
运葬赠蚤贼葬噪蚤则藻 云袁 匀葬皂藻造 悦袁 阅藻枣燥怎则灶赠 孕援 圆园园远郾 砸藻贼则蚤藻增蚤灶早 枣燥则藻泽贼 泽贼则怎糟贼怎则藻
增葬则蚤葬遭造藻泽 遭葬泽藻凿 燥灶 蚤皂葬早藻 贼藻曾贼怎则藻 葬灶葬造赠泽蚤泽 葬灶凿 陨运韵晕韵杂鄄圆 蚤皂葬早藻则赠援
砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早 燥枣 耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼袁 员园圆渊猿 辕 源冤院 猿怨园 原 源园员援
蕴藻增藻泽择怎藻 允袁运蚤灶早 阅 允援 圆园园猿郾 杂责葬贼蚤葬造 葬灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 则葬凿蚤燥皂藻贼则蚤糟 枣则葬糟贼蚤燥灶泽 枣则燥皂
澡蚤早澡鄄则藻泽燥造怎贼蚤燥灶 皂怎造贼蚤泽责藻糟贼则葬造 蚤皂葬早藻则赠 枣燥则 皂燥凿藻造造蚤灶早 蚤灶凿蚤增蚤凿怎葬造 贼则藻藻
糟则燥憎灶 葬灶凿 枣燥则藻泽贼 糟葬灶燥责赠 泽贼则怎糟贼怎则藻 葬灶凿 澡藻葬造贼澡援 砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早 燥枣
耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼袁愿源渊源冤院 圆愿怨 原 远园猿援
酝燥泽噪葬造 蕴 酝袁 云则葬灶噪造蚤灶 杂 耘援 圆园园源郾 砸藻造葬贼蚤燥灶泽澡蚤责 遭藻贼憎藻藻灶 葬蚤则遭燥则灶藻
皂怎造贼蚤泽责藻糟贼则葬造 蚤皂葬早藻 贼藻曾贼怎则藻 葬灶凿 葬泽责藻灶 凿藻枣燥造蚤葬贼蚤燥灶援 陨灶贼藻则灶葬贼蚤燥灶葬造
允燥怎则灶葬造 燥枣 砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早袁 圆缘渊员源冤院 圆苑园员 原 圆苑员员援
孕怎 砸袁郧燥灶早 孕援 圆园园源郾 宰葬增藻造藻贼 贼则葬灶泽枣燥则皂 葬责责造蚤藻凿 贼燥 耘韵鄄员 澡赠责藻则泽责藻糟贼则葬造
凿葬贼葬 枣燥则 枣燥则藻泽贼 蕴粤陨 葬灶凿 糟则燥憎灶 糟造燥泽怎则藻 皂葬责责蚤灶早援 砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早 燥枣
耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼袁怨员渊圆冤院 圆员圆 原 圆圆源郾
渊责任编辑摇 石红青冤
猿缘