一种基于面积对称模型的土地利用／覆被真伪变化图斑检测方法.pdf

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1、第l6卷第5期Vb1．16．No．52014年9月地球信息科学一Sep．，2014Jouma1ofGeo—informationScience，、一种基于面积对称模型的土地利用／覆被真伪变化图斑检测方法高锡章，刘海江，李宝林，袁烨城(1．中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京100101；2．中国环境监测总站，北京100o12)摘要：不同时相土地利用／覆被数据间的空间配准误差，是产生土地利用／覆被伪变化图斑的一个主要原因。本文从土地利用／覆被原始图斑与其相邻的变化图斑间的空间关系角度，提出了由同

2、一原始图斑产生的土地利用／覆被伪变化图斑的面积对称理论，设计和实现了针对因空间配准误差而导致的土地利用／覆被伪变化图斑自动化检测模型，并以内蒙古自治区通辽市奈曼旗1980年和2000年两期土地利用／覆被图对该模型进行了实验模拟。结果表明：当两期数据的空间配准误差不超过原始影像1个像元时，总体检测精度达到90％以上；误差不超过5个像元时，总体检测精度达到80％以上；误差不超过原始影像10个像元时，总体检测精度达到70％以上。同时，由于运行时唯一需设定的面积对称系数阈值可设为0．2—0．4(默认设为O．3)，该检测模型可适用于由

3、空间配准误差引起的伪变化图斑的自动检查，可满足由于空间配准误差所引起土地利用／覆被伪变化图斑剔除的需求。关键词：土地覆被变化；伪变化；空间配准误差；面积对称模型；真／伪变化检测精度；总体检测精度DoI：10．3724／SEJ．】047．2014．007841引言常用的伪变化图斑检测方法主要根据图斑本身的几何特征来判断，认为面积小、形状狭长或是近30a来，土地利用／覆被变化(Lucc)研究逐边界曲折的图斑为伪变化图斑。具体方法主要包渐成为全球环境变化研究的前沿和核心课题n。括面积阈值法】、周长面积比方法n”、矩形几何紧土地利用

4、／覆被变化数据作为全球环境变化、区域环凑度法，以及边界宽度法[13-15]等。前3种方法使用境质量评价的核心基础数据，一般通过两个或多个过程中都需要设置一个区分真伪变化的阈值，该阈时相的土地利用／覆被矢量图间的空间叠加操作来值的取值严重影响伪变化图斑检测精度，并且这些生成两个或多个时相间的土地利用／覆被变化图，通阈值在没有空间配准误差信息的情况下，只能根据过变化图斑来表达对应的变化地块信息。然而，经验主观确定。边界宽度法则需要根据原始影像不同时相的土地利用／覆被图间的空间配准误差会校正的均方差[16-19来确定沿多边形边界的

5、缓冲区宽导致产生大量的伪变化图斑，对变化结果产生巨大度，但大量积累的历史数据已经无法获取原始影像影响。。而一旦土地利用／覆被变化检测出现伪信图的误差信息。因此，上述方法在依据历史数据进息，环境质量变化驱动力因素分析就易出现偏差，行环境变化研究时受到了很大制约，鉴此，本文提乃至错误。研究表明，当空间配准误差为原始影像出一种不以先验知识可自动执行的伪变化图斑检分辨率的1／5时，会对变化面积估算结果产生10％左测新方法，其可检测由于影像校正误差而引起的伪右的误差影响。因此，检测并消除伪变化图斑对变化图斑，有效地解决现有土地利用／覆

6、被伪变化检提高土地利用／覆被变化数据的精度具有重要意义。测方法应用中的问题。收稿日期：2014—01_20；修回日期：2014—06—13．基金项目：国家“863”课题(2012AA12A405)；科技支撑计划项目(20l2BAH33B01)。作者简介：高锡章(1976一)，男，河南新县人，助理研究员，研究方向为GIS理论和方法、生态与环保GIS。E-mail：gaoxz@lreis．ac．crl通讯作者：刘海江(1978-)，男，内蒙古呼和浩特市人，博士，高_T，研究方向为生态系统评估。E-mail：liuhj@cnemc

7、．ca5期高锡章等：一种基于面积对称模型的土地利用／覆被真伪变化图斑检测方法‘7852图斑检测原理及方法变为B”(“转出”图斑，图中格线图斑)和“B转变为A”(“转入”图斑，图中斜线图斑)2类。从图1(b)看2．1检测原理出，这2类伪变化图斑在分布面积上大致相等，可见为解释本文所提的检测原理，以图1中的土地其具有明显的对称性特征。利用图斑为例来阐述。图1(a)为2时相原始土地针对具有空间偏移误差的土地利用／覆被伪变利用／覆被图斑(蓝色线内区域和红色线内区域)，现化图斑，我们提出用面积对称系数(SymmetricalIn．实中

8、土地利用／覆被类型没有发生变化，图斑土地利dex，SI)来表征同一原始图斑所产生的2类伪变化用／覆被类型为A，其邻接图斑的土地利用／覆被类图斑的对称程度，其计算公式为：型为B。图1(b)中土地利用／覆被变化全部由影像SI：IA-Atlfromo偏移误差(空间配准)所导致，变化图斑包括“A转