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《測繪學報》構建與學術的橋樑 拉近與權威的距離遙感影像地理本體建模驅動的對象分類技術顧海燕 測繪科學研究院, 北京 100830收稿日期：2017-02-08基金項目：國家自然科學基金（41371406）第一作者簡介：顧海燕(1982—), 女, 2016年6月畢業於武漢大學, 獲工學博士學位(指導教師:閆利教授), 研究方向為遙感影像高性能處理與智能解譯The Technology of Geo-ontology Modeling Driven Object Classification for Remote Sensing ImageGU Haiyan 遙感影像分類一直是國際遙感領域研究的熱點和難點問題，經歷了從人工目視分類到半自動分類，正在向自動化、智能化方向發展，長期以來一直存在著「重視技術、忽視知識、缺乏本體認識」的問題。本研究以解決該問題為突破口，以主流的面向地理對象影像分析技術GEOBIA(geographic object-based image analysis)為例，從地理本體理論角度出發，提出了遙感影像分類地理本體框架，客觀描述地理實體概念本體，構建了遙感影像分類地理本體模型，實現地理本體驅動的影像對象分類方法，為遙感影像分類提供理論依據與模型方法，推動大數據、人工智慧環境下遙感影像分類的自動化、智能化發展。主要研究內容及結果如下：(1) 提出了「地理實體概念本體描述—遙感影像分類地理本體建模—地理本體驅動的影像對象分類」遙感影像分類地理本體框架。提出了遙感影像分類地理本體框架，該框架利用地理本體鏈接主客觀知識，實現對地理實體的統一認知與客觀描述，避免不同專家由於不同解譯經驗帶來的結果不一致問題；利用語義網路模型有機組織和顯式表達各種知識，以計算機可操作的形式化語言明確表達語義關係；聯合數據驅動的機器學習方法與知識驅動的專家規則，實現地理本體驅動的影像對象分類，為遙感影像分類提供標準、科學的框架，客觀模型及新型方法，變遙感影像分類的不確定性為確定性，提高影像分類的科學性，推動其自動化發展及工程化應用。(2) 建立了面向地理本體建模的地理實體概念與知識體系。面向遙感影像分類客觀建模需求，從地理知識、遙感影像特徵、影像對象特徵、專家知識4個方面總結歸納了地理實體領域知識，建立了地理實體領域知識的概念本體框架，提高了地理實體表達的客觀性，確保描述地理實體的知識的一致性，避免了專家知識不同導致的結果不一致問題。具體以地表覆蓋為例，總結歸納地表覆蓋實體的領域知識，構建了地表覆蓋實體概念本體，為本體建模奠定知識基礎。(3) 建立了遙感影像分類地理本體模型。在構建地理實體概念與知識體系的基礎上，利用網路本體語言OWL(Web Ontology Language)構建遙感影像、影像對象、分類器的本體模型，具體給出了決策樹及專家規則兩種典型分類器的本體模型，利用protégé本體編輯軟體進行模型表達，形式化表達了整個語義網路模型，為分類提供了客觀模型。(4) 提出了地理本體驅動的影像對象分類方法的4個層次。① 影像分類地理本體模型構建；② 圖論與分形網路演化相結合的遙感影像并行分割；③ 基於隨機森林的特徵自動優選；④ 基於語義網路模型的影像對象語義分類。通過研究并行分割、特徵優選、語義分類技術，能夠得到客觀反映地理實體的分類結果及語義信息，實現地理實體領域知識的共享與語義網路模型的復用，推動數據驅動方法向知識驅動方法轉變。(5) 開展面向地理國情普查的地表覆蓋分類試驗。面向地表覆蓋分類中的耕地、林地、園地、草地、房屋建築(區)、道路、荒漠與裸露地表、水域8種類型，以雲南瑞麗市、陝西臨潼區為試驗區，以ZY-3、WorldView-2高解析度影像為數據源，以測繪科學研究院開發的地理國情要素提取與解譯系統FeatureStation_GeoEX、美國斯坦福大學開發的Protégé軟體為試驗平台，開展了地表覆蓋分類試驗，結果表明提出的框架、模型與方法具有客觀性、明確性、可擴展性、自適應性等特徵，能夠實現遙感影像分類過程的客觀建模、影像對象的語義分類以及領域知識共享。【引文格式】顧海燕。 遙感影像地理本體建模驅動的對象分類技術[J]. 測繪學報，2017，46(5)：667-667. DOI: 10.11947/j.AGCS.2017.20170054更多精彩內容：權威 | 專業 | 學術 | 前沿微信投稿郵箱 | song_qi_fan@163.com歡迎加入《測繪學報》作者QQ群： 297834524進群請備註：姓名+單位+稿件編號