技术领域本发明涉及遥感影像分类领域，特别涉及基于地理本体的变尺度面向对象遥感分类矫正方法。
背景技术：
遥感影像分类是目前遥感技术中的热点研究内容，随着遥感影像空间分辨率的提高，遥感影像信息越来越丰富，传统的基于像元的遥感影像信息提取方法已经难以满足当前应用的需要，面向对象的遥感影像分类技术应运而生。高精度的分类结果是众多遥感应用的基础，而到目前为止，还没有一种较好的面向对象分类精度评价方法被普遍认可。传统以像素为单元的混淆矩阵分类精度评价结果仅反映了像元尺度的专题分类精度,不能提供更直观的以对象为单元的分类精度评价信息。对分类结果正确性的疑虑，已成为阻碍面向对象遥感影像分类实际应用的瓶颈问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于地理本体的变尺度面向对象遥感分类矫正方法，从而确定分类结果的精度，为分类决策提供参考，并将分类错误的对象进行矫正，提高分类精度。。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于地理本体的变尺度面向对象遥感分类矫正方法，其特征在于：它包括以下步骤：数据获取：获取研究区域的遥感影像；数据预处理：对获取的遥感影像进行预处理，包括几何校正、大气校正和裁剪拼接；专题图制作：以道路和河流为边界矢量化专题图层；多尺度分割：利用目前已有的支持面向对象遥感影像分类的专业软件对遥感影像进行基于专题图层的多尺度分割；各地类最佳尺度确定：对遥感影像上的每种地类选择其最佳尺度；影像分类：根据确定的各地类最佳尺度，在分类软件中分别对各地类信息在其最佳尺度下进行提取，并输出矢量图层；各地类矢量图层合并：将各地类的矢量图层合并为一个矢量图层，称为合并图层；拓扑检查：对合并图层进行拓扑检查，消除着部分要素重叠的拓扑错误；筛选出需要验证的地类：将需要验证分类是否正确的地类从合并图层中筛选出来；基于面积变化曲线斜率确定最佳上层尺度：针对需要验证的地类，采用基于面积变化曲线的斜率变化的方法，寻找一个合适的上层尺度，并输出上层尺度对应的影像分割结果的矢量图层，称为最佳上层尺度图层；基于地理本体排除不相容对象：将最佳上层尺度图层与合并图层进行叠加，计算最佳上层尺度图层上每个对象对应的合并图层上的若干对象的类型的面积比率，并由大到小进行排序，记录每个最佳上层尺度图层对象排名为前两位的地类组合，根据前两位为某一组合的情况下，依据《土地分类国家标准》，确定排斥某一地类，即为合并图层上分类错误的对象；基于地理学第一定律矫正不相容对象：计算合并图层上每个对象的1-3级各级邻域各地类的面积比例，将同一地类的3级邻域的面积比例相加求和，并由大到小进行排序，排名第一的地类即为分类错误的对象的正确分类类型。按上述方法，所述的最佳上层尺度图层的确定方法具体如下：将专题图制作得到的尺度大于需要验证的地类的最佳尺度的各个上层尺度图层导出，数量记为N，每个图层均添加ID字段来标识每个对象；为需要验证的地类图层上添加N个ID字段；计算需要验证的地类图层上每个对象对应的各个上层尺度图层上每个对象的ID，并存储到对应的需要验证的地类图层的字段中；将各个上层尺度图层与合并图层进行叠加，计算各个上层尺度图层上每个对象对应的合并图层上的若干对象的各地类的面积比率，将结果保存在各个上层尺度图层中；将需要验证的地类图层与各个上层尺度图层以字段进行表连接，使需要验证的地类图层上每个对象对应的各个上层图层对象的各地类面积比例保存在需要验证的地类图层中；计算需要验证的地类图层中各个对象对应的各个上层尺度图层的每个对象面积比例占前三位的地类的面积比例之和；将得到的面积比例之和大于预设比例值的对象筛选出来，提取其在各个上层尺度图层上的需要验证的地类的面积比例，制作随着尺度变化的需要验证的地类面积比例变化折线图，称为第一折线图；求第一折线图中，折线的斜率随尺度的变化情况，并绘制第二折线图；观察第二折线图，确定斜率保持平稳的区间即为最佳上层尺度所在的区间。按上述方法，获取的研究区域的遥感影像为QuickBird、Worldview或Spot获取的高分辨率卫星遥感影像数据。按上述方法，所述的专题图制作和拓扑检查采用的是ArcGIS软件。按上述方法，所述的多尺度分割采用的是eCognication、ENVI或Erdas软件。本发明的有益效果为：本发明针对面向对象遥感技术用于土地利用分类过程中，分类结果存在不确定性，分类规则精度有限的情况下提供的一种基于地理本体的变尺度面向对象遥感分类矫正方法，从而确定面向对象遥感影像分类结果的精度，为分类决策提供参考。并将分类错误的对象进行矫正，提高分类精度。具体创新点如下：（1）通过切换遥感对象的空间尺度，使遥感对象在更大的尺度上进行描述和分类，并与地类的地理本体系统相关联，尝试根据高层概念，对小尺度的底层概念进行相容性分析，排除小尺度分类结果中的与大尺度抽象概念不相容的概念。（2）根据“越近越相似”的地理学第一定律，通过对象多级邻域的地物组成结构对通过大尺度抽象概念所排除的不相容的对象进行矫正。附图说明图1为本发明一实施例的流程图。图2为ID为32559样本的斜率变化折线图。图3为总体样本的平均斜率变化折线图。具体实施方式下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。本发明提供了一种基于地理本体的变尺度面向对象遥感分类矫正方法，如图1所示，具体步骤如下：数据获取：获取研究区域的遥感影像，获取的遥感影像为高分辨率卫星遥感影像数据，如QuickBird，Worldview，Spot等卫星影像数据。数据预处理：需要对获取的遥感影像数据进行预处理，包括几何校正、大气校正、裁剪拼接等。专题图制作：为了防止元胞的无限扩张，以道路和河流为边界矢量化专题图层，可利用ArcGIS等专业GIS软件进行矢量化。多尺度分割：利用目前已有的支持面向对象遥感影像分类的专业软件（如eCognication、ENVI、Erdas等）对影像进行基于专题层的多尺度分割。各地类最佳尺度确定：为保证地物的完整性和单一性，针对遥感影像上的每种地物选择其最佳尺度。影像分类：根据确定的各地类最佳尺度，在分类软件中分别对各地类信息在其最佳尺度下进行提取，并输出矢量图层。各地类矢量图层合并：由于不同地类来自不同尺度的图层，需要将各地类的矢量图层合并为一个矢量图层，以下均称为“合并图层”，添加ID字段来标识每个对象。拓扑检查：在不同地类矢量图层整合为一个矢量图层时，存在着部分要素重叠的拓扑错误，因此需要对合并图层进行拓扑检查，可利用ArcGIS等专业GIS软件。筛选出需要验证的地类：将需要验证分类是否正确的地类从合并图层中筛选出来。基于面积变化曲线斜率确定最佳上层尺度：针对需验证的地类，寻找一个合适的上层尺度，并输出上层尺度对应的影像分割结果（不需分类）的矢量图层，以下均称为最佳上层尺度图层。采用基于面积变化曲线的斜率变化的方法来确定最佳上层尺度。基于地理本体排除不相容对象：将上层图层与合并图层进行叠加，计算上层图层上每个对象对应的合并图层上的若干对象的类型的面积比率，并由大到小进行排序，记录每个上层图层对象排名为前两位的地类组合，根据前两位为某一组合的情况下，依据《土地分类国家标准》，确定排斥某一地类，则合并图层上的对象不该出现该地物类型。基于地理学第一定律矫正不相容对象：计算合并图层上每个对象的1-3级各级邻域各地类的面积比例，将同一地类的3级邻域的面积比例相加求和，并由大到小进行排序，排名第一的地类即为分类错误对象的正确类型。优选的，所述的最佳上层尺度图层的确定方法具体如下：将专题图制作得到的尺度大于需要验证的地类的最佳尺度的各个上层尺度图层导出，数量记为N，每个图层均添加ID字段来标识每个对象；为需要验证的地类图层上添加N个ID字段；计算需要验证的地类图层上每个对象对应的各个上层尺度图层上每个对象的ID，并存储到对应的需要验证的地类图层的字段中；将各个上层尺度图层与合并图层进行叠加，计算各个上层尺度图层上每个对象对应的合并图层上的若干对象的各地类的面积比率，将结果保存在各个上层尺度图层中；将需要验证的地类图层与各个上层尺度图层以字段进行表连接，使需要验证的地类图层上每个对象对应的各个上层图层对象的各地类面积比例保存在需要验证的地类图层中；计算需要验证的地类图层中各个对象对应的各个上层尺度图层的每个对象面积比例占前三位的地类的面积比例之和；将得到的面积比例之和大于预设比例值（这个值是针对所有地类的一个预设值，在本实施例中，选用通过反复实验获取得到一个经验值0.8，由实验可得，当该预设比例值大于0.8时可以较好的反映地物的真实组成状况）的对象筛选出来，提取其在各个上层尺度图层上的需要验证的地类的面积比例，制作随着尺度变化的需要验证的地类面积比例变化折线图，称为第一折线图；求第一折线图中，折线的斜率随尺度的变化情况，并绘制第二折线图；观察第二折线图，确定斜率保持平稳的区间即为最佳上层尺度所在的区间。下面以北京某区域为例，改善工业地类的分类效果。步骤1、数据获取：获取研究区域的遥感影像，获取的遥感影像为高分辨率卫星遥感影像数据，如QuickBird，Worldview，Spot等卫星影像数据。本实例应用的是QuickBird卫星北京某区域的遥感影像数据。步骤2、数据预处理：需要对获取的遥感影像数据进行预处理，包括几何校正、大气校正、裁剪拼接等。步骤3、专题图制作：为了防止元胞的无限扩张，以道路和河流为边界矢量化专题图层，本实例利用ArcGIS专业GIS软件进行矢量化。步骤4、多尺度分割：利用目前已有的支持面向对象遥感影像分类的专业软件（如eCognication、ENVI、Erdas等）对影像进行基于专题层的多尺度分割，本实例利用eCognication软件进行面向对象遥感影像分类。步骤5、各地类最佳尺度确定：为保证地物的完整性和单一性，针对遥感影像上的每种地物选择其最佳尺度，本实例工业最佳尺度为80。步骤6、影像分类：根据确定的各地类最佳尺度，在分类软件中分别对各地类信息在其最佳尺度下进行提取，并输出矢量图层。步骤7、各地类矢量图层合并：由于不同地类来自不同尺度的图层，需要将各地类的矢量图层合并为一个矢量图层，以下均称为“合并图层”，添加ID字段来标识每个对象。步骤8、拓扑检查：在不同地类矢量图层整合为一个矢量图层时，存在着部分要素重叠的拓扑错误，因此需要对合并图层进行拓扑检查，本实例利用ArcGIS专业GIS软件。步骤9、筛选出需要验证的地类：将需要验证分类是否正确的地类从合并图层中筛选出来，本实例将80尺度下的工业筛选出来（工业的最佳尺度为80）。步骤10、基于面积变化曲线斜率确定最佳上层尺度：针对工业，寻找一个合适的上层尺度，并输出上层尺度对应的影像分割结果（不需分类）的矢量图层，一下均称为最佳上层尺度图层。上层尺度确定的方法如下：步骤10.1、将步骤3所得到的大于80的各个上层尺度的矢量图层导出（本实例有90-200,尺度间隔为10，共12个图层，200-400，尺度间隔为50，共4个尺度层，总共16个尺度层），每个图层均添加ID字段来标识每个对象。步骤10.2、在工业图层上添加12个ID字段，可命名为ID_90，ID_100，……，ID_N。步骤10.3、计算工业图层上每一个对象对应的各个上层尺度图层上每个对象的ID，并存储到对应的ID_N字段中。步骤10.4、将各个上层尺度图层与合并图层进行叠加，计算各个上层尺度图层上每个对象对应的合并图层上的若干对象的各地类的面积比率，将结果保存在各个上层尺度的图层中。步骤10.5、将工业图层与各个上层尺度图层以ID_N字段进行表连接，使工业图层上每个对象对应的各个上层图层对象的各地类面积比例保存在工业图层中。步骤10.6、计算工业图层中各个对象对应的各个上层尺度图层的每个对象面积比例占前三位的地类的面积比例之和。步骤10.7、将步骤10.6得到的面积比例之和小于0.8的对象筛选出来。步骤10.8、针对步骤10.7筛选的各个对象，提取其在各个上层尺度上的工业的面积比例，制作随着尺度变化的工业面积比例变化折线图，称为第一折线图，如图2所示。步骤10.9、求出第一折线图中折线的斜率随尺度的变化情况，并绘制折线图，称为第二折线图，如图3所示。步骤10.10、观察第二折线图，确定斜率在那个尺度上保持平稳，保持平稳的区间即为最佳上层尺度所在的区间，可根据大多数对象的区间交集来确定最佳上层尺度，如附图2，图3所示以一个工业对象及所有工业对象的平均值为例进行说明，斜率随尺度变化均有三段保持平稳的区间，第一个区间可称为工业的最佳尺度区间，第二个区间可称为工业的最佳上层尺度区间，第三类可称为工业的上一级地类的最佳尺度区间，故最佳上层尺度在斜率变化折线的第二区间中选择，本实例工业的上层尺度为170。步骤11、基于地理本体排除不相容对象：将每个工业对象对应的最佳尺度图层上对象的农村居民与耕地的面积比例进行相加求和，筛选出面积大于0.8所对应的工业对象，这些筛选出的工业对象，即分类错误的对象。步骤12、基于地理学第一定律矫正不相容对象：计算合并图层上每个对象的1-3级各级邻域各地类的面积比例，将同一地类的3级邻域的面积比例相加求和，并由大到小进行排序，排名第一的地类即为分类错误对象的正确类型，本实例排名第一位的地类为耕地，即筛选出的错误对象实际类型应为耕地。以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。