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1、第27卷第4期地理与地理信息科学Vol.27No.42011年7月GeographyandGeo-InformationScienceJuly2011形态学图像处理方法在扎龙湿地景观格局分析中的应用张玉红,张策,臧淑英(哈尔滨师范大学地理科学学院,地理资源与环境遥感重点实验室,黑龙江哈尔滨150025)摘要:以数学形态学图像处理技术为主要方法,对扎龙湿地景观格局进行分类,形成核心、斑块、边缘和孔隙4种格局类型,并在此基础上与土地覆盖类型图叠加处理,分析湿地不同景观格局与土地覆盖类型的关系。结果表明,基于形态学图像处理技术的景观格局分类保持了像元
2、水平的精度,优于传统的分类方式。1979-2008年,扎龙湿地的核心湿地减少,斑块、边缘和孔隙都相应增加。作为湿地中的优势类型,含地表水的湿地逐渐转移到非核心的斑块、边缘和孔隙湿地中,原有的核心湿地逐渐变得破碎。关键词:数学形态学;像元水平;景观格局;分类;破碎化中图分类号:X826文献标识码:A文章编号:1672-0504(2011)04-0103-04监测像元水平的空间格局,这为景观格局的时间变0引言化比较提供了一个更简便、更精确的方法。大多数用于景观格局分析的指数都是根据像元Vogt等利用形态学图像处理技术对森林景观[1][7]水平的
3、邻接和连通性推导而来,或者是通过斑块进行景观格局的分类和绘制,又在前期工作的基-廊道-基质和斑块镶嵌的景观水平上的概念提出础上,扩展了形态学处理技术在森林景观中的应用,[2]的。由于它能描述景观格局,建立景观结构与过在原来的景观格局类型核心、斑块、边缘、孔隙程或现象的联系,能够解释与理解景观功能,因此用的基础上,增加了廊道、捷径及其几种分支,这进一[8]景观指数成功描述景观结构及动态的研究很多。但步从连通性的角度分析景观的破碎程度。Riitters是不同的景观指数间的相关性较高,同时还存在着等在TM(30m分辨率)图像中分别采用5*5和3景观指
4、数的自相矛盾之处,而且它们是从斑块水平、*3窗体维数大小分析了森林景观的破碎化过程,并[5]类型水平和景观水平对景观格局进行描述,对景观且其研究成果还被广泛应用于城市扩展分析中。的整体描述相对较好,而对细节描述不清。因此,从孔博等以三江平原典型沼泽湿地为研究对象,应用精度上讲,需要一种精度更高的对景观格局描述的形态学图像处理技术在基于像元水平的二值沼泽湿方法。地图上对湿地进行分类,并分析了湿地格局的年际[9]2004年,Bogaert等发展了景观水平的分类算变化,但是并没有把这种景观格局类型与湿地中法,根据观察到的景观中斑块面积、斑块数量和斑块土地覆
5、盖类型建立关联,进一步评估湿地景观格局。周长的变化识别出10种破碎化类型,包括内部和外为了更好地研究湿地景观的破碎化过程,本文参考[3][10][7]部的破碎化。但是,由于斑块数量巨大,地图范围Riitters和Vogt在森林景观破碎化研究中的方过大,导致基于斑块的方法很难执行一些大面积的法,利用数学形态学方法分析湿地的景观格局。[4]评估工作。减少斑块的数量则需要改正数据,这会1研究方法引起小斑块信息的丢失,地图的细分经常要去除单独的斑块,这会引起斑块大小和形状评估的不准1.1数学形态学[5]确。而且,景观水平的指数方法只提供了一个单数学形态学
6、(MathmaticalMorphology)是一种[6]一的数值,很难独立的解释不同的组成成分。另分析空间结构的理论,也是一门强大的图像分析技[11]外,不同的格局排列形成的景观可能有相同的景观术,它主要基于几何理论、积分几何和网格代数。水平的指数值。相反,像元水平的分类允许绘制和最早由Matheron和Serra提出,其后Soille将形态收稿日期:2011-03-22;修订日期:2011-06-14基金项目:国家自然科学基金项目(40871082);哈尔滨师范大学青年学术骨干资助计划项目(KGB201016);黑龙江省高等学校科技创新
7、团队建设计划项目作者简介:张玉红(1977-),女,博士,讲师,从事地理信息系统与遥感技术的应用研究。E-mail:zhangyuhong77@163.com第104页地理与地理信息科学第27卷学用于地理学和遥感信息提取研究,用于形状识别、结果中减去斑块像元。[12]边缘检测、纹理分析、图像恢复和增强。数学形态(4)孔隙(Perforated)像元是核心湿地和非湿地学的基础是二值形态学,基本变换包括腐蚀(Ero斑块的过渡区域,经非湿地斑块膨胀后得到,也可以sion)、膨胀(Dilation)、开(Opening)、闭(Cl
8、osing)。通过湿地像元减去核心、斑块和边缘像元的并集。二值腐蚀和膨胀互为对偶运算,腐蚀具有收缩图像孔隙作
