城市土地利用变化监测

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1、土地利用变化检测专题应用多光谱卫星遥感影像对土地利用/土地覆盖变化进行识别和提取已成为遥感研究的重要方面，并形成了一些变化识别与检测的方法。遥感变化检测就是从不同时期的遥感数据定量地分析和确定地表变化的特征与过程，涉及到变化的类型与范围，即需要确定变化前后的地面类型、界线及趋势。土地利用变化包括一种利用方式向另一种利用方式的转变以及利用范围、强度的改变。由于遥感图像信息的获取过程受到各种因素的影响（遥感系统因素与环境因素），因此变化检测时必须充分考虑这些因素在不同时间的具体情况及其对于图像的影响，并尽可能消除这种影

2、响，使这种检测建立在一个比较统一的基准上，以获得比较客观的变化检测结果。如：遥感系统因素的影响及数据源的选择时间：应当尽可能选用相同季节、相近时刻的遥感图像，以消除因太阳高度角不同和植物物候差异引起的图像反射特性差异；空间：要求保证不同日期遥感图像之间的精确配准；光谱：选择合适的遥感数据类型及相应波段；还要注意大气状况、土壤湿度状况、物候特征等，以保证数据的可比性和变化检测的可靠性。变化信息——是指在确定的时间段内，土地利用发生变化的位置、范围、大小以及变化类型。变化信息提取——通过遥感手段，对同一地区不同时期的两

3、个影像的光谱信息进行分析、处理与比较，并结合目视判读解译，获取该时间段内土地利用的变化信息。人工目视解译____将两个时相的影像并行放在同一窗口内，通过肉眼对比观察来发现变化。变化自动发现____通过对遥感影像进行各种技术处理，使变化自动显现出来。人工目视解译前一时相SPOT影像后一时相SPOT影像变化自动发现在变化发现以后，需要将变化的边界（即范围）提取出来，按提取的方式不同，可分为人工提取与自动提取两种：人工提取——通过手工描绘或借助于图象处理工具如魔棒吸取的方法，确定变化图斑的范围。自动提取——通过遥感影像处

4、理技术如分类或取阈值法，自动确定变化图斑的范围。土地利用动态变化信息提取方法研究前后时相遥感影像几何纠正、配准、镶嵌多源数据融合变化信息发现变化区域提取变化类型确定第一步第三步第二步变化图斑的表示第四步技术流程变化信息发现的方式自动发现人工发现（人工目视解译）人工发现与自动发现相结合光谱特征变异法主成份分析法（PCA）假彩色合成法图像差值法分类后比较法波段替换法自动发现方法运用多源数据的融合技术，将不同时相的来自不同传感器的遥感数据进行融合，使变化区域呈现特殊的影像特征的一种方法。该方法通常用于辅助计算机自动提取变

5、化图斑的确定。原理：同一地物反映在SPOT影像上的信息与其在TM影像上的光谱信息是一一对应的。因此，将二者融合时，将如实地显示出地物的正确光谱属性。但如果两者信息表现为不一致时（即地物发生变化时），融合后的影像上就会出现光谱突变（变异），并与周围地物在光谱上失去协调性，从而检测出变化信息。光谱特征变异法前一时相多光谱或全色影像后一时相全色或多光谱影像两时相影像融合发现变化缺点：发生光谱特征变异的地物要有足够的几何尺寸才能被人工目视发现，同时该方法的效率还受到监测区地物光谱特性的限制。故丢失图斑尤其是小图斑较多，而且

6、效率低。主成分分析（PCA）是基于变量之间的相互关系，在尽量不丢失信息的前提下利用线性变换的方法实现数据压缩。在使用主成份分析法时，一般都要对不同的时相的数据做主分量变换，以压缩数据中的信息，突出主要的信息部分，根据做PCA变换的具体操作的不同，该方法又有以下几种方式：多波段主成份变换法主成份差异法主成分分析补充主成份分析的知识前一时相融合影像（n波段）后一时相融合影像（n波段）两时相波段合成（2n波段）主分量变换后几个分量波段组合变化信息多波段主成分变换法前一时相融合影像后一时相融合影像主分量变换主分量变换相减取

7、绝对值变化信息（第一分量）主成分差异法将两个甚至三个时相的同一波段数据分别放入红、绿、蓝影像处理面板中，合成后的图像，可以显现出高亮度的变化。以SPOT为例：首先将两时相的全色SPOT影像匹配并重采样，将前一时相的SPOT影像赋予绿、蓝波段，后一时相的SPOT影像赋予红波段，若地表未被破坏，即影像灰度接近，合成以后将是黑色或白色。而出现红、蓝区域则可能是变化区域。假彩色合成法假彩色合成影像将两个时相的遥感影像按波段进行逐像元相减,从而生成一幅新的代表两个时相间光谱变化的差值图像。假设辐射值的显著变化代表了土地覆盖变

8、化，在差值图像中接近于零的像元视为未变化,大于或小于零的像元表示其覆盖状况发生了变化。该方法的关键是阈值的确定，一般可采用均值标准差或经验试验法。图象差值法差值法分类后比较法是一种较为简单的变化发现方法。首先运用统一的分类体系对每一时相遥感影像进行分类,然后通过分类结果的比较直接发现土地覆盖的变化。分类后比较法分类后比较法流程图遥感影像（时相1）分类分类图像