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1、尺度转换对NDVI的影响研究作者：胡斌指导教师：韩晓勇摘要：如何用一种向上的尺度转换方法使得一幅高分辨率的遥感图像经向上尺度转换后可以生成一幅低分辨率的遥感图像,并且使这幅新生成的图像所描述的地物空间关系、空间格局及破碎程度等信息与实际情况下该尺度下的信息保持一致,损失的信息量最少。如何找到这样一种尺度转换的方法是尺度问题中的核心部分,也是遥感中最终要解决的问题。本文一方面结合景观生态学中有关空间分析和尺度转换的方法及最近提出的基于直方变差图的尺度转换方法,对这些方法加以对比并分析了它们各自的优缺点;另一方面在直方变差图的基础上结合分形理论引入了尺
2、度转折点这一概念。通过各个尺度转折点可以确定各个尺度域。本文将结合以前学者们对于内蒙古草原的NDVI的处理数据来进行阐述尺度转换对NDVI的影响研究。关键词：遥感；尺度转换；NDVI1、引言尺度研究的根本目的在于通过适宜的空间和时间尺度来揭示和把握复杂事物规律。为此,科学有效的尺度选择和尺度转换方法不可或缺。由于我们面对的自然界和人类社会所具有的多样性、空间异质性和非线性特征,对它们的研究往往要在多级尺度上进行并对不同尺度间信息转换。在景观生态研究中人们提出了许多表述缀块及缀块间空间关系的统计参数,描述尺度和进行尺度转换的方法,而且研究也较定量遥感
3、中的尺度转换成熟。它们的表述思想和关于尺度的研究方法可供地理学家借鉴。但是,由于它们的提出有较深刻的生态学背景(如种群、群落、能量流动的廊道等),难以方便地直接用于定量遥感研究。由于地球系统空间异质性的存在,限制了我们在不同尺度上不同传感器遥感数据之间的尺度转换。张颢等提出的直方变差图法已经初步表明在空间分析及多尺度信息融合方面有比较好的应用并显示出很好的前景。本研究在直方变差图的基础上结合分形理论引入了尺度转折点这一概念,提出了基于“尺度转折点”的尺度转换方法的想法,并结合实际图像进行了理论验证。2、研究方法及研究区域的概述2.1研究方法2.1.
4、1尺度尺度在地学、生态、气象、遥感等不同领域有着不同的定义。从遥感的角度分析,尺度包括空间分辨率、时间分辨率及光谱分辨率。造成遥感问题复杂化的重要原因之一就是地面测量数据、不同遥感测量方式获取的数据和应用需要的数据在尺度上的不一致。如何在不同尺度的数据间相互转换是尺度问题研究的核心之一。2.1.2尺度转换尺度转换是指将某一尺度上所获得的信息和知识扩展到其他尺度上的过程。目前进行尺度转换的方法很多,按照其转换基础划分为基于像元的尺度转换和基于对象的尺度转换。基于像元的尺度转换像元包括遥感数据的空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率等信息,早期的遥感数据尺
5、度转换工作多是围绕像元展开。基于像元的尺度转换方法可粗略地分为统计方式、融合转换以及分类转换。基于对象的尺度转换以像元为基本单位的尺度转换方法简单易行,然而它只考虑了地物的光谱信息,无法兼顾地物的空间结构形态特征,难以解决同谱异物和同物异谱问题,致使难以得到稳定的转换效果。而地物类别的空间结构形态是根据类别的属性差异呈聚集状分布,因此遥感影像中的地物类别特性不仅表现在单纯的光谱信息上,还表现在形状、纹理等特征上。近年来,随着对尺度转换的深入研究,不少学者提出用对象代替像元进行尺度转换。Hay等将对象定义为:在影像上独立的可分解的实体,可由高分辨率像
6、元集聚产生,具有重复性、稳定性。每个对象有代表其本质的尺寸、形状,与真实世界有着地理联系。基于对象的尺度转换是以对象为基本单元,在高空间分辨率影像上利用影像多尺度分割技术,构建不同尺度的影像信息等级结构,实现遥感影像信息在不同尺度层之间的传递。小尺度层上的影像描述地物细节的空间结构特征,而大尺度层上的影像表示地物抽象或宏观的空间结构特征。尺度转换的关键在于如何合理地确定对象的分割大小。对象的分割大小由影像空间结构特征所决定。地物的空间结构特征在遥感影像上表现为一定的纹理特征。纹理作为一种局部邻域信息,具有尺度性、平移不变性和确定与随机二重性。因此,
7、基于对象的尺度转换实际上是对遥感影像纹理特征的提取及合理分割。所提取的纹理特征应能反映纹理的多尺度特征,能够综合或表示多尺度上的纹理信息。2.2地理位置概述内蒙古草原地处欧亚大陆的腹地,地域辽阔,草原类型丰富多样,占全国草原总面积的22%,是我国重要的畜牧业生产基地。同时内蒙古草原横跨我国三北地区,是屹立于我国北方的一道天然绿色屏障,对我国的生态环境保护和改善发挥着不可替代的作用。根据内蒙古自治区1∶100万草原类型图统计的全区草原总面积794239.00km2,主要由温性草原、温性荒漠、低地草甸、温性荒漠草原、温性草甸草原、温性草原化荒漠、山地草
8、甸等7类草原构成,面积达781587.10km2,占内蒙古草原总面积的98.40%,是构成内蒙古自治区草原的主体。2.3数
