土地利用遥感动态监测技术方法介绍
基于遥感的土地利用变化监测
基于遥感的土地利用变化监测一、引言土地是人类赖以生存和发展的基础资源，其利用方式的变化对于生态环境、经济发展和社会可持续性都有着深远的影响。
随着人口的增长和经济的快速发展，土地利用变化日益频繁和复杂。
为了实现科学合理的土地规划和管理，及时准确地监测土地利用变化成为了至关重要的任务。
遥感技术作为一种高效、大范围、多时相的数据获取手段，为土地利用变化监测提供了强有力的支持。
二、遥感技术在土地利用变化监测中的原理和优势遥感技术通过传感器接收来自地表物体反射或发射的电磁波信息，从而获取地表的特征和状态。
在土地利用变化监测中，通常利用不同时期的遥感影像，通过对比分析影像中地物的光谱、纹理、形状等特征的差异，来识别土地利用类型的变化。
与传统的土地调查方法相比，遥感技术具有显著的优势。
首先，遥感能够实现大面积同步观测，大大提高了监测的效率和覆盖范围。
其次，遥感可以获取多时相的数据，能够动态地反映土地利用的变化过程。
再者，遥感数据具有较高的客观性和准确性，不受人为因素的干扰。
三、遥感数据的选择与预处理在进行土地利用变化监测时，选择合适的遥感数据至关重要。
常见的遥感数据源包括卫星影像（如 Landsat、Sentinel 等）和航空影像。
卫星影像具有覆盖范围广、重访周期短的特点，适用于大区域的宏观监测；航空影像则具有较高的空间分辨率，适用于小范围的精细监测。
在获取遥感数据后，需要进行一系列的预处理工作，以提高数据的质量和可用性。
这包括几何校正，即消除影像由于传感器姿态、地形起伏等因素造成的几何变形；辐射校正，用于消除传感器本身和大气等因素对影像辐射亮度的影响；图像增强，突出影像中的有用信息，提高图像的清晰度和可辨识度。
四、土地利用分类体系与解译方法为了有效地监测土地利用变化，需要建立科学合理的土地利用分类体系。
常见的分类体系包括耕地、林地、草地、建设用地、水域等。
在对遥感影像进行解译时，可以采用目视解译和计算机自动解译两种方法。
遥感在土地利用动态监测中的方法概述
Ａｂ ｔ ｃ ： ｍ ｏｅｓ ｎ ｉｇｆｒ ａ ｄｕ ｅｄ ｎ ｍ ｉ ｎｔ ｒ ｇｔ ｒ ｖｄ ｒ ｅｓ ａｅ ｍｕｔ ｔｍｐ ｒ ｌａ ｄｕ ｅ ｓｒ ｔ Ｒｅ ｔ ｅ ｓｎ ｎ ｓ ｙ ａ ｃｍｏ ｉ ｉ ｐ ｏ ｉｅａｌ ｇ －ｃ ｌ， ｌ － ａ ｏｌ ｏ ｎ ｏ ａ ｉ ｅ ｏ ａ ｎ ｓ ｌ
３３
～
监 测像 元 是否 发生 变 化 的 目的 ； 一 类方 法 是分 类 另 后 比较 ， 这类方法先对各时相的遥感影像进行单独 分 类 ， 后 比较 分 类结 果 ， 而 监测 土 地 利用 数 量 、 然 从 类 型与 位置 的变 化 。这两 类方 法在 实 际的应用 中各 有 利弊 ， 前者 虽 然方法 较 为简 单， 只能 监测 出像元 但 变 化 的情 况 ， 能获得 土地 变化 的具 体类 型； 不 后者 因
测。
这 是最 早 的最基 本 的遥 感解 译方 法 。用大 比例 尺卫片与土地详查成果 图两者结合起 来， 目视解 以 译为主， 计算机识别为辅助， 用人机交互式的方法来 解译遥感影像， 并将多时相的遥感图像进行叠加， 最 后 在地 理 信 息 系 统 软 件 里 进 行 图 件 输 出和各 种 分
析。
比值法和差值法操作简单，拥有一定的实际应 用价值 ， 是一种典型的逐个像元 比较方法。 但该方法 要求数据源在同一季节， 否则会造成同物异谱现象， 从 而影 响监测精 度 。
４ 主成分 分析 法
该方 法 优 点 是判 读 精 度 比较 高 ， 缺 点是 工 作 但 十分 繁 琐 ， 并且 需要 解译 人员 有 较高 的遥感 解 译 知 识与 经验 。 ２ 分 类 后对 比法
土地利用动态遥感监测
二、土地利用动态遥感监测
土地利用动态遥感监测是应用遥感技术，监测土地利 用及其动态变化的一种方法。
国土资源部1999年9月29日颁布，10月30日实施《土 地利用动态监测规程》，目前国家正在建立以全国50万以 上人口城市为构架、以经济建设热点地区为重点的国家级 监测网络，以国家级监测网点为中心，构成省级监测网络 ，全面开展以耕地变化、非农建设用地规模扩展为重点的 土地动态监测。
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土地利用动态遥感监测方法
98年TM原始影像
98年TM纠正影像
99年融合影像
监测结 果报表
99年SPOT纠正影像
变异融合影像
内业判读变化图
动态遥感监测图
基本监测图分为：
1:25000~1:50000比例尺县级行政辖区范围的土地动态监 测图；
根据辖区大小确定比例尺的地（市）行政辖区范围的土地 利用动态监测图；
数据融合目的是通过将监测区内两个或多个时相的TM多光谱 数据与SPOT全色波段融合，提高卫星影像数据的空间分辨率和光 谱分辨率，增强影像判读的准确性。同时两个时段影像的交叉融 合又会突出变异，有助于检测出变化信息。
（2）数据融合的技术关键
（1） 充分认识研究对象的地学规律； （2）充分考虑不同遥感数据之间波谱信息的相关性而引起的有用 信息的增加和噪声误差的增加，对多源遥感数据作出合理的选择； （3）解决遥感影像的几何畸变问题，使各种影像在空间位置上能 精确配准起来； （4）选择适当的融合算法，最大限度地利用多种遥感数据中的有 用信息。
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利用遥感技术进行土地利用变化分析
利用遥感技术进行土地利用变化分析遥感技术在土地利用变化分析领域有着广泛应用，可以帮助我们全面了解土地利用变化的趋势、原因和影响。
本文将介绍遥感技术在土地利用变化分析中的基本原理、方法以及在实际应用中的案例。
一、遥感技术在土地利用变化分析中的基本原理1. 遥感技术的基本原理遥感技术是通过获取地球上的红外、可见光、微波等电磁波辐射信息，分析和解释地物特征和变化的一种技术手段。
主要包括主动遥感和被动遥感两种方式。
其中，被动遥感是通过接收地球表面反射的太阳辐射来获取信息，它是土地利用变化分析中最常用的手段。
2. 土地利用变化分析的基本原理土地利用变化分析是通过对不同时期的遥感影像数据进行比较和解译，找出不同时间点的土地利用类型的变化情况。
一般流程包括数据获取、数据预处理、土地利用分类和变化检测。
二、遥感技术在土地利用变化分析中的方法1. 数据获取土地利用变化分析需要使用到不同时间段的遥感影像数据，这些数据可以通过多种方式获取，如卫星、航空摄影和遥感倾斜摄影等。
2. 数据预处理预处理主要包括辐射校正、大气校正和几何校正等。
辐射校正是将图像灰度值转换为反射率，以消除地表反射率的不同，并保证不同影像能够进行比较。
大气校正可消除大气因素的影响，提高图像质量。
几何校正则是通过对地面控制点和地物特征进行准确的地理校正，以确保图像几何位置的准确性。
3. 土地利用分类土地利用分类是将遥感影像中的地物根据其特征进行分类和标注。
一般分类方法包括有监督分类和无监督分类。
有监督分类需要依靠事先标注好的训练样本，通过提取特征进行分类；无监督分类则是根据遥感数据自身的特征进行分类。
4. 变化检测变化检测是指在不同时间点的遥感影像中，对土地利用变化进行检测和定量分析。
主要方法包括基于像元的变化检测和基于对象的变化检测。
基于像元的变化检测是通过对相邻时间点像元的差异进行分析来判断变化，而基于对象的变化检测则是利用图像分割算法将图像分割为对象，并对对象进行变化分析。
国土遥感监测技术方法
国土遥感监测技术方法保护耕地是我国必须长期坚持的一项基本国策。
除采用强有力的法律、行政、经济、规划等手段严格治本之外,还需要采用高新技术对国土利用状况进行动态监测。
随着近代航空航天技术的发展与成熟,运用遥感技术进行大面积、大规模、实时、动态的国土等地球资源信息的采集已成为可能。
遥感信息是地表各种地物要素的真实反映,能清晰地显示各种国土利用类型的特征与分布;同时，遥感集市上影像数据的实时准确性又可为国土利用动态监测提供丰富的可供定性定量分析的信息。
1 监测概念对象及目的所谓国土利用动态监测,即将不同时相(至少两个时相)的国土利用数据进行对比,从空间和数量上分析其动态变化特征和未来发展趋势。
国土利用遥感动态监测是基于同一区域不同年份的图像间存在着光谱特征差异的原理,来识别国土利用状态或现象变化的过程。
其本质是对图像系列时域效果进行量化,通过量化多时相遥感图像空间域、时间域、光谱域的耦合特征,来获得国土利用变化的类型、位置和数量等内容。
国土利用动态监测包含监测区域内的全部国土资源,能提供各国土利用类型的数量、质量、空间分布等动态信息。
我国目前主要是对耕地和建设用地等国土利用变化情况进行及时、直接、客观的定期监测,检查国土利用总体规划及年度用地计划执行情况。
重点是核查每年国土变更调查汇总数据,为国家宏观决策提供比较可靠的依据;对违法或涉嫌违法用地的地区及其他特定目标等进行的日常快速监测,可为违法用地查处及突发事件处理提供依据。
2 监测方法遥感动态监测主要涉及图像预处理和国土利用变化信息提取,并相应有图像预处理方法和国土利用变化信息提取方法。
2.1 遥感图像预处理方法遥感图像预处理是为了更好地提取国土利用变化信息,处理效果的好坏直接决定国土利用动态监测的精度。
2.1.1 图像几何精度校正这项工作是校正遥感图像记录的数据,使之具有与实际地物一致的空间位置和相应光谱分布。
常用的方法是一般齐次多项式。
校正过程:先通过地面控制点数据对原始遥感图像的几何畸变过程进行数学模拟,建立原始畸变图像空间与几何标准空间的数学对应关系,再利用这种数学关系将畸变图像空间中的全部元素转换为标准空间中的元素。
试述遥感土地利用动态监测方法和技术流程
试述遥感土地利用动态监测方法和技术流程遥感土地利用动态监测是指通过利用遥感技术手段对特定区域内的土地利用情况进行定期采集、分析和监测，以实现对土地利用及其变化的高效、精确、全面的监测和管理，为地方政府及决策者提供科学的政策建议和决策参考。
那么，我们应该如何实现遥感土地利用动态监测呢？1. 遥感数据的获取：遥感数据的获取是进行遥感土地利用动态监测的第一步，可以采用激光雷达、卫星遥感、无人机等多种方式进行获取。
其中，卫星遥感是目前应用最广泛的一种方式，可以获得大范围的遥感数据，但由于其分辨率普遍较低，需要结合其他数据源进行分析。
而无人机和激光雷达可以获得更高分辨率和更精准的数据，但适用范围较小，多适用于小范围内的土地利用监测。
2. 遥感图像的预处理：由于遥感数据来源多样、结构复杂，需要进行图像预处理，以提高图像的可用性和可读性。
主要包括图像去噪、增强、图像配准等一系列的处理操作。
3. 遥感图像的分类：遥感图像的分类是指对遥感图像中的像元按照给定的类别分别分配到不同的类别中，从而得到不同类别的土地利用信息。
常见的分类方法有基于像素的分类和基于目标的分类。
4. 土地利用变化的检测：通过对不同时间段的遥感图像进行比对和分析，可以发现土地利用的变化情况。
地物的变化检测主要采用基于像元的变化检测方法和基于目标的变化检测方法。
5. 土地利用监测与评价：通过对遥感图像的分析和比对，结合地勘和统计数据等多种因素，可以对土地利用情况进行监测和评价，操作流程主要包括可视化展示、数据处理与挖掘、统计分析等等。
以上就是遥感土地利用动态监测所需要的主要步骤。
需要注意，目前遥感土地利用动态监测的技术和方法不断发展和更新，必须结合新技术、新方法、新数据源等因素，进一步提升监测的准确性和效率，更好的服务于土地利用规划和管理工作。
遥感技术在地表土地利用变化监测中的应用
遥感技术在地表土地利用变化监测中的应用一、遥感技术概述遥感技术，即通过非接触的方式，利用传感器对地表特征进行探测和记录的技术，是地理信息科学领域的一项重要技术。
它能够跨越时间、空间的限制，获取地表的大量信息，为地表土地利用变化监测提供了一种有效的手段。
遥感技术的发展，不仅能够推动地理信息科学的进步，还将对整个社会经济产生深远的影响。
1.1 遥感技术的核心特性遥感技术的核心特性主要包括以下几个方面：- 空间分辨率：指遥感图像上能够区分的最小单元，影响着对地表特征的识别精度。
- 光谱分辨率：指遥感传感器能够识别的光谱范围和精度，不同的地表特征具有不同的光谱响应。
- 时间分辨率：指遥感数据获取的频率，对于动态监测具有重要意义。
1.2 遥感技术的应用场景遥感技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 地表覆盖分类：通过遥感图像对地表覆盖类型进行分类，如农田、森林、水体等。
- 土地利用变化监测：监测土地利用类型随时间的变化，分析土地利用动态过程。
- 环境监测：利用遥感技术监测环境变化，如植被覆盖度变化、城市扩张等。
二、遥感技术在土地利用变化监测中的应用遥感技术在土地利用变化监测中的应用是一个多学科交叉的领域，涉及到地理信息系统、遥感学、生态学等多个学科。
遥感技术能够提供宏观、连续、动态的土地利用变化信息，对于土地资源的合理利用和保护具有重要意义。
2.1 土地利用变化监测的方法遥感技术在土地利用变化监测中主要采用以下几种方法：- 多时相遥感图像对比：通过对比不同时间获取的遥感图像，分析土地利用的变化情况。
- 变化检测算法：应用计算机算法自动识别图像中的变化区域，提高监测的效率和准确性。
- 土地利用动态模型：构建土地利用变化的数学模型，模拟土地利用变化过程，预测未来变化趋势。
2.2 遥感技术在土地利用变化监测中的关键技术遥感技术在土地利用变化监测中的关键技术包括以下几个方面：- 遥感图像处理技术：包括图像增强、分类、特征提取等，提高图像信息的可读性和准确性。
如何使用遥感技术进行土地利用监测
如何使用遥感技术进行土地利用监测遥感技术是一种通过对地球表面的高空遥感图像进行分析和解译，来获取和研究地球表面信息的科学技术。
随着科技的不断发展和进步，遥感技术已经成为土地利用监测的重要工具之一。
本文将介绍如何使用遥感技术进行土地利用监测。
一、遥感技术的基本原理和技术手段遥感技术主要通过对地球表面的光学、红外、声学等信号进行感知和接收，再通过图像处理、特征提取等手段，从而实现对地表信息的获取与解译。
遥感技术可以通过卫星、飞机或无人机等获取高分辨率的遥感图像，这些图像具有丰富的地学信息。
二、遥感技术在土地利用监测中的应用2.1 土地类型分类遥感技术可以通过对不同波段的图像进行解译，将地表分成不同的类别，比如水体、森林、农田等，从而实现土地类型的分类。
这种方法可以提供土地利用的空间分布信息，为土地规划和土地资源管理提供重要依据。
2.2 变化检测遥感技术可以利用多期遥感图像进行比对和分析，对土地利用变化进行监测。
通过对比不同时间段的遥感图像，可以获得土地利用变化的信息，比如城市扩张、农田面积变化等。
这种方法可以为土地规划和土地资源管理提供时空变化的全面了解，帮助科学决策。
2.3 土地利用强度评价遥感技术不仅可以获取土地利用的空间分布信息，还可以计算土地利用的强度。
通过利用遥感图像提取土地利用信息，结合土地面积、人口密度等统计数据，可以对土地利用强度进行评价。
这种方法可以为土地资源的合理利用和土地规划提供科学依据。
三、遥感技术在土地利用监测中的挑战和机遇3.1 数据质量遥感图像的质量直接影响到土地利用监测的精度和可靠性。
不同传感器采集的遥感图像，其质量存在一定差异。
因此，需要选取合适的遥感数据，同时结合地面观测数据进行校正和验证，以提高数据的精度和可靠性。
3.2 图像解译遥感图像的解译是土地利用监测的关键技术之一。
图像解译需要结合地面调查和验证，同时考虑不同土地类型的特征和光谱信息，对图像进行合理的分类和解译。
遥感技术在土地利用调查中的应用方法
遥感技术在土地利用调查中的应用方法引言近年来，随着人类对土地资源的需求不断增加，土地利用调查变得越来越重要。
传统的土地利用调查方法通常需要大量的人力和耗时，不仅成本高昂，而且难以获取准确的数据。
而遥感技术作为一种非接触式的观测方法，具有高效、全面、准确的优势，因此在土地利用调查中得到了广泛的应用。
本文将介绍遥感技术在土地利用调查中的应用方法，并讨论其在实践中的优势和挑战。
一、遥感技术的基本原理遥感技术利用卫星、飞机等载体，通过传感器获取地球表面的电磁波辐射信息，进而推断出目标物体的特征和属性。
这些传感器可以感知可见光、红外线和微波等不同波段的辐射，并将其转化为数字图像或遥感数据。
基于这些数据，可以进行地表覆盖分类、变化监测、土地利用分析等研究。
二、1. 地表覆盖分类地表覆盖分类是土地利用调查中最常见的任务之一。
遥感图像提供了丰富的地表辐射信息，可以通过光谱特征来识别不同类型的地表覆盖。
主要的分类方法包括：像元级分类、物体级分类和混合像元分类等。
这些方法可以帮助调查人员迅速识别和量化目标区域的不同地表类型，为土地利用规划和管理提供科学依据。
2. 土地变化监测土地利用调查需要对土地变化情况进行监测。
遥感技术可以提供多时相的遥感图像，通过比较不同时间点的图像，可以对土地的变化情况进行分析。
这对于城市扩张、农田面积变化、植被覆盖的演变等方面的研究非常有帮助。
利用遥感技术进行土地变化监测，不仅可以在时间和空间上精确刻画土地变化的过程，还可以为土地规划提供重要参考。
3. 土地利用分析土地利用分析是指通过分析土地利用类型、类别和分布情况，探索土地利用背后的规律和特征。
利用遥感技术获取的图像数据，可以通过分类、指数计算和模型建立等方法进行分析。
例如，通过NDVI指数可以评估土地植被覆盖的情况；通过NDWI指数可以评估土地的水体分布情况。
这些分析结果可以为土地利用规划和资源管理提供参考。
三、遥感技术在土地利用调查中的优势1. 高效性：遥感技术可以快速获取大范围的土地数据，并提供多时相的观测结果。
土地利用动态遥感监测技术规程
土地利用动态遥感监测技术规程引言土地利用动态遥感监测是一种通过遥感技术对土地利用状况进行实时监测和分析的方法。
它可以帮助监测土地利用变化，评估土地资源的合理利用程度，为土地规划和管理提供科学依据。
本技术规程旨在规范土地利用动态遥感监测的操作流程，确保数据的准确性和可靠性。
1. 监测数据获取1.1 遥感影像数据采集遥感影像数据是土地利用动态监测的基本数据源。
在采集过程中，应遵循以下原则：1.选择合适的遥感影像，包括分辨率适中、时间分辨率高、空间分辨率高的数据。
2.定期采集遥感影像数据，以保证监测的连续性和精度。
3.获取高质量的遥感数据，排除云、阴影等影响因素。
1.2 地面调查数据采集地面调查数据对于验证和修正遥感数据非常重要。
在采集过程中，应注意以下事项：1.根据监测需求制定调查方案，明确调查内容和目标。
2.选择典型样点进行调查，以保证数据的代表性。
3.采用合适的调查方法，例如实地测量、问卷调查等。
4.采集的地面调查数据应与遥感数据相匹配，具备一定的时空一致性。
2. 数据预处理2.1 遥感数据预处理遥感影像数据需要进行一系列预处理步骤，以提高数据质量和准确性：1.影像大气校正：根据遥感影像中的大气染色效应，进行大气校正，消除大气影响。
2.影像几何校正：对遥感影像进行几何校正，去除因传感器位置和姿态变化引起的影像变形。
3.影像配准：将多个遥感影像进行配准，消除不同影像之间的平差误差。
4.影像融合：将多个遥感影像融合为一幅影像，提供更全面的信息。
2.2 地面调查数据预处理地面调查数据也需要进行预处理操作，以保证数据的一致性和可靠性：1.样点筛选：根据监测要求和目标，对地面调查数据进行筛选，保留优质样点。
2.数据配准：将地面调查数据与遥感数据进行配准，保证数据的时空一致性。
3.数据处理：对地面调查数据进行加工处理，如插值、统计等，以提取合适的监测指标。
3. 动态监测与分析3.1 土地利用动态监测土地利用动态监测是基于时间序列遥感数据进行的，可以通过分析不同时期的遥感影像，获取土地利用变化的信息。
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成果与方法土地利用遥感动态监测技术方法介绍3孙静1,赵伟2,赵鲁全3(1.肥城市国土资源局,山东肥城 271600;2.肥城市人民检察院,山东肥城 271600;3.山东省国土资源厅,山东济南 250014)摘要:采用遥感技术进行土地利用动态监测是一条行之有效的方法。
遥感监测方法多种多样,但为了确定变化类型,要引入遥感图像分类方法。
遥感分类方法一直是遥感技术方法研究的重要领域。
迄今为止,目视解译仍是成功的分类方法;在今后相当长的一段时间内,目视解译分类与计算机自动分类将协调发展。
我国土地利用遥感动态监测方法主要采用目视解译、计算机自动分类及目视解译与计算机图像处理相结合的方法,其中,目视解译的方法一直占有重要地位。
随着高分辨率传感器的相继问世,利用多平台遥感数据融合进行监测研究将有利于提高分类、监测精度。
我国的土地利用遥感监测研究正深入开展,并将在计算机信息提取及监测方法上取得更大的成果。
关键词:遥感;土地利用动态;监测方法中图分类号:P271;P237 文献标识码:A0 引言保护耕地是我国必须长期坚持的一项基本国策。
除采用强有力的法律、行政、经济、规划等手段严格治本之外,还需要采用高新技术对土地利用状况进行动态监测。
随着近代航空航天技术的发展与成熟,运用遥感技术进行大面积、大规模、实时、动态的土地等地球资源信息的采集已成为可能。
遥感信息是地表各种地物要素的真实反映,能清晰地显示各种土地利用类型的特征与分布;同时,遥感图像的多时相特性又可为土地利用动态监测提供丰富的可供定性定量分析的信息。
1 监测概念对象及目的 所谓土地利用动态监测,即将不同时相(至少两个时相)的土地利用数据进行对比,从空间和数量上分析其动态变化特征和未来发展趋势。
土地利用遥感动态监测是基于同一区域不同年份的图像间存在着光谱特征差异的原理,来识别土地利用状态或现象变化的过程。
其本质是对图像系列时域效果进行量化,通过量化多时相遥感图像空间域、时间域、光谱域的耦合特征来获得土地利用变化的类型、位置和数量等内容。
土地利用动态监测包含监测区域内的全部土地资源,能提供各土地利用类型的数量、质量、空间分布等动态信息。
我国目前主要是对耕地和建设用地等土地利用变化情况进行及时、直接、客观的定期监测,检查土地利用总体规划及年度用地计划执行情况。
重点是核查每年土地变更调查汇总数据,为国家宏观决策提供比较可靠的依据;对违法或涉嫌违法用地的地区及其他特定目标等进行的日常快速监测,可为违法用地查处及突发事件处理提供依据。
2 监测方法遥感动态监测主要涉及图像预处理和土地利用变化信息提取,并相应有图像预处理方法和土地利用变化信息提取方法。
2.1 遥感图像预处理方法遥感图像预处理是为了更好地提取土地利用变化信息,处理效果的好坏直接决定土地利用动态监第21卷第4期 山东国土资源 2005年4月3收稿日期:20040517;修订日期:20050220;编辑:王先起作者简介:孙静(1976-),女,山东淄博人,助理工程师,主要从事国土资源科技与外事管理工作。
①山东省第五地质矿产勘查院,山东省宁阳县东谷堆铁矿区普查,2001年。
测的精度。
2.1.1 波段最佳组合通过分析遥感数据的光谱信息结构,比较各波段信息量,计算各波段信息的相关性,利用Sheffield 提出的雪氏熵值法,进行最佳波段的选择,是一种全面、简便、效果好的方法。
其计算公式为:S =ΣMi =1P i (x )ln P i (x )(1)式中:S —熵值,P i (x )—变量概率密度函数。
在正态分布条件下:P i (x )=1/Ks exp [-(x -x )T M -1s (x -x )/2](2)式中:K S =(2π)N2|M S |12;M S —样区协方差矩阵;x —图像变量,即像元亮度值;x —图像均值变量,即像元平均亮度值;N —波段数;M —样区像元总数。
遥感图像变量近似正态分布,故可使用(2)式。
将(2)代入(1)式得:S =ln (K s )+12ΣM i =1x T ・M -1s x ・P i (x )(3) 对于无偏估计,由(3)式得S =N/2+ln (K S )=N/2+N/2ln (2π)+1/2ln |M S |(4) 由(4)式可看出,熵值S 随变量协方差矩阵行列式值|M S |的变化而变化。
因此只需计算3个波段组合的协方差矩阵行列式,其数值大小就可表征该组合的信息量多寡。
2.1.2 图像的增强处理将原来不清晰的图像变得清晰或把人们感兴趣的某些特征强调出来(同时抑制不感兴趣的特征)的图像处理方法称为图像增强。
增强方法有多种,如直方图调整、直方图线性扩展、滤波及主成分分析等。
但值得指出,图像增强处理专门性很强,不存在对所有问题效果都好的增强方法。
2.1.3 图像几何精度校正这项工作是校正遥感图像记录的数据,使之具有与实际地物一致的空间位置和相应光谱分布。
常用的方法是一般齐次多项式。
校正过程:先通过地面控制点数据对原始遥感图像的几何畸变过程进行数学模拟,建立原始畸变图像空间与几何标准空间的数学对应关系,再利用这种数学关系将畸变图像空间中的全部元素转换为标准空间中的元素。
应当注意所用地形图比例尺应接近基本监测图的成图比例尺。
另外,几何校正要注意重采样方法选择。
重采样实质上是根据原始空间与标准空间的对应关系,在原始空间中取一点或若干点,按一定的准则组合成标准空间中对应点的数值,比较准确地再现原始图像空间中反映的地物光谱特性。
常用的重采样方法有最邻近法、双线性差值法和三次卷积法。
在这3种方法中,尤以三次卷积法为佳。
在数学上,它实际上是抽样函数的三阶表达式,因而具有较好的再取样效果。
2.1.4 不同时相、不同分辨率图像的配准图像配准主要是指不同遥感数据源的配准,目的是为了清除数据间的系统误差。
多时相图像间准确的空间配准是动态变化监测所必需的。
要得到可靠的土地利用变化结果,需极高的图像配准精度。
2.1.5 多光谱TM 图像与SPO T 全色图像的融合多光谱图像提供丰富的地物光谱信息,全色图像具有很高的空间分辨率,将这两类图像进行融合,可产生彩色高分辨率多光谱图像———融合图像。
由于高分辨率卫星图像的出现,多分辨率图像的融合已成为重要研究领域。
融合方法有多种,如IHS 变换法、主分量变换法和小波变换法等。
2.2 土地利用变化信息提取方法2.2.1 变化信息直接提取法变化信息直接提取,是对两个时相的遥感图像进行点对点的直接运算,经变化特征的发现、分类处理,获取土地利用变化信息。
主要方法有4种。
(1)图像差值法。
即将一个时相的某一波段光谱灰度值减去另一时相的对应像元的光谱灰度值,较早应用的是单波段图像差值法。
单波段差值图像中难以提取动态信息;对MSS7,MSS5,MSS4差值图像进行彩色合成,则可综合各个波段的动态信息,并很好地突出植被变化信息。
(2)图像比值法。
这是对两个时相多谱段数据中同名像元的光谱灰度值施以除法运算。
比值法可以部分地消除阴影影响,突出某些地物间的反差,具有一定的图像增强作用。
一方面,比值图像可供直接判读,提取其中的专题信息;另一方面,只要稍加逻辑变换,便可用以直接检测明显变化的环境要素。
(3)植被指数法。
是综合利用植被在红光部分的强吸收与在近红外部分的强反射特点提取植被动态信息。
常见的有比值植被指数、归一化植被指数、垂直植被指数,这些指数在森林资源动态监测中使用尤其广泛。
(4)多时相复合分类法。
将两时相或多时相遥感数据复合,通过遥感分类提取变化信息。
在这种方法的监督处理过程中,训练区的确定比较困难。
2.2.2 计算机自动分类后比较法该方法是在对比多时相的遥感图像前,先进行各时相遥感图像的单独分类。
用该方法的优点是能获取各个像元的土地利用转变类型,不仅能获取变化的数量和特点,还能获取变化的类型,并有利于减少不同时相图像因大气和传感器差异产生的误差。
但是,这一方法由于受到单独分类所带来的误差影响,可能会夸大变化的程度。
2.2.3 目视解译法该方法是以土地利用现状调查资料为基础,确定各地类的解译标志,在遥感图像上划出各地类界线,得到遥感分类图,再比较各时相的遥感分类图。
此外,香宝提出了RS,GIS一体化,即通过遥感数字图像—人机交互判读—计算机量测汇总—数据库来提取土地利用信息的方法[1]。
上述3种提取变化信息的方法,无论哪一种都涉及到分类方法。
遥感分类方法的提高一直是遥感技术方法研究的重要领域。
计算机自动分类与目视解译各有优缺点,把两种方法结合起来,会得到好的结果。
蔡煜东和甘甫平等人认为,在相当长的一段时间内,目视解译分类与机助自动分类将协调发展[2-3]。
3 我国土地利用遥感动态监测状况方法及特点3.1 我国土地利用遥感动态监测状况我国应用遥感技术开始于20世纪70年代。
20世纪80年代初,首次利用美国陆地卫星MSS数据进行了全国范围的土地利用现状调查,并按1∶50万比例尺成图,客观地反映了我国土地资源的基本状况。
此后,遥感技术在我国土地利用动态监测中的应用日趋广泛。
如80年代中期,我国利用美国的Landsat资料进行了土壤侵蚀分区、分类、分级制图;1989—1993年,实施了中国北方草原草畜动态平衡监测;1993—1996年,连续4年开展了全国耕地变化遥感监测工作;1996和1997年,运用TM和SPO T等卫星遥感资料,分别对19个城市和100个城市的扩展与耕地变化进行了动态监测;1999和2000年,又对全国66个城市的建设用地和耕地变化进行了动态监测。
近10年来随着全球变化研究的深入开展,土地利用变化研究受到越来越高的重视。
为配合“国际地圈与生物圈计划”(IG B P)和“全球环境变化人文计划”(HDP)的工作,“九五”期间,我国开展涉及全球变化的研究项目,其中有多项是土地利用变化研究,如应用“3S”技术进行土地利用变化的监测。
目前,国土资源部已将遥感监测纳入土地管理业务化运行体系。
3.2 我国土地利用遥感监测的主要方法(1)目视解译方法。
如常庆瑞、魏永胜等利用乾县枣子沟流域不同时期的航空遥感影像进行了区域土地资源动态监测实验研究[4];孙依斌采用航空和资源卫星遥感图像资料,对土地利用变化率极高的福州市区进行了长达20年的环境与土地利用动态监测实验[5];张松岭、杨邦杰等研究了应用GIS的人机交互解译成图系统,为大面积耕地解译提供了较为实用、快捷的方法[6]。
(2)计算机动态信息提取自动分类方法。
如王杰生、戴昌达等利用1986年SPO T多光谱数据图像和1987年TM数据,通过建立“亮度指数—垂直植被指数平面”,输出变化分类图;郑兴年等设计了一个分级结构的遥感图像分类系统,在GIS支持下,对得到的TM分类图像进行了土地利用动态监测分析[7];黎夏、叶嘉安在珠江三角洲的东莞市,利用TM图像进行了城市扩展的监测研究,并采用主成分分析方法改善了监测精度[8]。