遥感对地观测技术

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1、耕地变化发现技术综述宁新国2011206200003中国南极测绘研究中心摘要：“民以食为天”，我国人口众多耕地资源是粮食生产的基本保证，目前我国正在进行大规模的经济建设，耕地的占用情况相当严重后果，所以要对我国的耕地资源进行监测，以保证其面积能够保证粮食的供应量确保耕地面积不少于18亿亩。基于高分辨率遥感影像的耕地变化发现技术为耕地面积的监测提供了一个非常有效的方法。本文讨论了GPS、GIS、RS的变化发现技术的概况。关键字：耕地保护变化发现技术遥感技术一、前言耕地是农业发展的重要物质基础，耕地资源面

2、积的多少与质量的优劣直接影响粮食的总体产能。近年来，由于我国城市化和工业化的不断推进，建设用地占用耕地问题日益突出，全国耕地面积出现逐渐较少的趋势。随着我国人口高峰的日益迫近和人们生活水平的不断提升，以耕地资源安全为核心的国家粮食安全问题日益受到各级政府和国内外广大学者的高度关注。到各级政府和国内外广大学者的高度关注目前我国县级土地利用年度变更调查广泛采用传统方式，即根据用地单位上报的数据，被动地了解利用的变化，并运用传统测量方法在野外进行变化信息空间的人工测量。这种测量方式效率低下，偏远地形复杂的地

3、方不容易获取数据，而且不能及时准确地获取土地利用的变更信息，因而无法实时地获得土地变化的情况。研究利用遥感、地理信息系统和GPS等科技手段的测量技术来进行耕地面积变化的监测能获得土地利用的动态变化信息，以便快速准确经济地获取和管理土地利用动态变化信息，科学管理土地利用的时空数据，为土地管理部门提供先进的管理工具，为区域可持续发展提供决策支持具有重要意义。随着遥感技术的应用，以遥感、GPS和GIS为基础的土地利用研究逐渐升温，针对土地利用的研究逐渐多起来，国内外陆续开展了部分地区城市土地利用和动态扩展方

4、面的研究。二、变化方法变化发现分析就是对两个时态数据集在t1和t2时刻的差别识别和定位的研究。变化发现包含有对两个时态数据集的比较分析，它有四部分组成：探测；识别，即对变化的专题分类；确认，即对专题变化特性的描述；量化，即对变化的定量。对于两个时态数据集比较来说，矢量数据是对场景的抽象分类描述，而影像信息是对场景的一种未分类的连续的但又与分辨率相关的概括描述。同质数据的变化发现在数据预处理阶段就可以进行，而因为需要在数据变化发现前进行数据处理（包括影像分类，数据属性的矢量化等等工作），因此对于异质数据

5、的变化发现来说，需要在数据分析后才能进行。因此，当当前对象的空间特征和/或属性特征发生变化时，对象就由此产生变化。对象的变化包括两个方面：一是空间变化，即对象的几何信息发生改变和相应的新的特征超过了精度限制，产生拓扑变化；另一个是属性变化，即对象的当前属性的专题值产生变化。在基于交互式和半自动变化发现这种同质对象特征提取结果的基础上，相关文献给出了两种用于当前地图和卫星影像资料的变化发现方法。目前形成了多种变化发现方法。其中一种变化发现方法是分类法，包括后分类比较法、光谱时序联合分析法、期望最大化算法

6、（EM）、非监督变化发现法、混合变化发现法和ANN方法。通常需要大量的训练样本数据用于影像数据的监督或非监督分类，也通常需要图像变换、植被指数、高精度分类法、模型和各种数据源的融合来提高数据分类的结果。实际上，后分类比较法是常采用的一种方法，但是该方法在对历史影像数据分类的时候，会极大的影响变化发现的结果。三、3S技术融合的耕地变化发现技术3.1遥感变化发现发展状况根据不同的应用目的和精度要求，研究者们设计了很多变化发现的方法，目前运动较为普遍的主要有如下几种：3.1.1图像插值法图像插值法是用两个时

7、相的图像对应波段逐像素分别相减，若不考虑其它因素（如大气条件、传感器）的影响，即在理想的情况下，对其差值分析确定合适的阈值即可得到反映地表变化的结果。这种方法的主要特点在于简单、直接，能够便于解译结果，其不足之处在于不能提供变化/未变化信息，不能提供由何种类型地物变化成何种地物的信息，另外，这种方法需要选择合适的阈值。3.1.2主成分分析该方法是对多时相数据按一般主成分分析研究或标准主成分分析的方法进行线性变换，得到反映各种变化的分量，这些变化分量互不相关，而且按其强度及影响范围顺序排列。通过对进行主

8、成分变换后的变化分量进行分析就可以总结变化规律，揭示变化原因。用主成分变换作为主分量分析法的数学基础的意义在于不损失原始数据有用信息的条件下，选择部分有效特征，而舍弃多余特征。这种方法的减少了波段之间的数据冗余，强调了衍生成分的不同信息。但是由于主成分分析是依赖于影像的方法，因此不同日期的变化检测结果常难于解译和标识变化的类别。另外，这种方法不能提供一个完全的类别变化信息矩阵而且需要阈值确认变化的区域。3.1.3图像的分类比较此方法是首先将不同时相的图像