Smart Agriculture ›› 2024, Vol. 6 ›› Issue (3): 46-57.doi: 10.12133/j.smartag.SA202312028
收稿日期:
2023-12-28
出版日期:
2024-05-30
基金项目:
作者简介:
通信作者:
ZHANG Jun1, CHEN Yuyan1, QIN Zhenyu2, ZHANG Mengyao1, ZHANG Jun1()
Received:
2023-12-28
Online:
2024-05-30
Foundation items:
State Administration of Science, Technology and Industry for National Defense Gaofen Special Yunnan Provincial Government Comprehensive Management of Deep Application and Large-Scale Industrialization Demonstration Projects(89-Y50G31-9001-22/23); Yunnan University Graduate Research Innovation Fund(KC-22222840)
About author:
Corresponding author:
摘要:
[目的与意义] 梯田作为农业生产的关键要素之一,其面积估算对于农业政策制定、土地规划和资源管理至关重要。为解决复杂的地形条件、种植环境导致传统遥感数据和监测方法难以开展梯田自动化提取问题,探索一种利用深度学习技术在高分辨率遥感影像中精准提取梯田面积的方法。 [方法] 以休耕期梯田高分六号影像构建语义分割数据集,同时提出一种改进的DeepLab v3+模型。该模型使用轻量级网络MobileNet v2作为骨干网络,为了同时兼顾局部细节和全局语境,使用多尺度特征融合(Multi-scale Feature Fusion module, MSFF)模块代替空洞空间金字塔池化(Atrous Spatial Pyramid Pooling, ASPP)模块,利用扩张率依次增大的空洞卷积级联模式改善信息丢失的问题。此外,对浅层特征和深层特征使用坐标注意力机制以加强网络对于目标的学习。[结果与讨论] 利用红、绿和近红外波段组合方式在梯田提取的精度和效果上表现最佳。相比于原始DeepLab v3+网络,精确率、召回率、F1评分和交并比指标分别提升4.62%、2.61%、3.81%和2.81%。此外,与UNet和原始DeepLab v3+相比,改进的DeepLab v3+在参数量上和浮点运算数有着更为优越的性能,其参数量仅为UNet的28.6%和原始DeepLab v3+的19.5%,同时浮点运算数仅为UNet和DeepLab v3+的1/5。这不仅提高了计算效率,也使得改进后的模型更适用于资源有限或计算能力较低的环境中。 [结论] 深度学习在高分辨率遥感影像梯田识别中具有较高的精度,有利于为梯田精细化监测和管理提供参考依据。
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