多源遥感影像技术在土地利用动态监测中的应用研究

来源:用户上传      作者:

　　摘要：针对我国常规土地调查监测技术难以提供实时、准确、数字化土地基础信息的现状，面向我国严格土地管理的现实需求，提升土地利用现状调查、地籍调查、土地利用监管和土地监测定位基础技术水平，提高土地利用调查技术，创新地籍调查技术，发展土地快速巡查技术，满足我国不同类型（土地利用现状调查、城镇地籍调查）、不同比例尺、不同性质、快捷、适用的数字化土地实时调查监测理论技术，形成符合我国国情的土地利用调查监测的技术理论体系。
　　关键字：多源遥感影像 动态监测
　　中图分类号： F301.2 文献标识码： A 文章编号：
　　
　　多源遥感影像技术
　　随着遥感技术的迅速发展,光学、热红外以及微波等各类卫星传感器对地观测的应用,所获取的同一地区的多时相、多光谱、多传感器、多分辨率和多平台的多种遥感数据越来越多,我们把这些数据称为多源遥感影像数据。多源遥感影像数据与单源遥感影像数据相比,多源遥感影像数据所提供的信息具有冗余性、互补性和合作性。为了对观测目标有一个更加全面、清晰、准确的理解和认识,人们一直希望找到一种综合利用多源遥感影像数据的技术方法,因此多源遥感影像融合成为人们关注的热点。遥感影像融合是指:“采用一种复合模型结构,将不同传感器遥感影像数据源所提供的信息加以综合,以获取高质量的影像信息,同时消除多传感器信息间的信息冗余和矛盾,加以互补,降低其不确定性,减少模糊度,以增强影像中信息清晰度,改善解译精度、可靠性和使用率,以形成对目标相对完整一致的信息描述”。多源遥感影像融合优点有:①影像质量改善；②提高了几何配准精度；③生成三维立体效果；④实现动态观测；⑤克服目标提取与识别中数据的不完整性等。本文论述了多源遥感影像数据融合的过程、常用融合方法及关键技术。
　　随着社会的发展，地理信息系统(GIS)在国民经济中所处的地位越来越重要，GIS的基础是矢量数据，数据的现势性和准确性很重要。应用遥感技术进行土地利用动态监测在我国已有近20年的历史，动态监测目的有两个：一是利用遥感影像监测土地利用的动态变化情况；另一个是利用监测数据对影响土地利用变化的因素及其变化过程、变化趋势进行分析。由于不同自动发现方法对不同类型的土地利用变化信息敏感程度不一致，且影像噪声和目标的自动分割都会影响监测结果精度，因此，当前的动态监测是在人工干预下半自动完成的，监测结果受操作者的影响较大，数据处理效率不高，这对大区域动态监测来说是无法忍受的。另外，动态监测的最终成果表现为PHOTOSHOP的PSD数据、TIF数据、EXCEL表格及各种文档说明，不适宜GIS的统一管理；且区域动态监测是一个长期的过程，即监测数据有明显的时态特征，因此，需要将多时相监测结果以合适的数据表达，并能在GIS软件中进行统一管理和查询分析。本研究目的是对动态监测数据处理流程进行优化，将多方法得到的变化信息进行综合处理，提高数据处理精度，减少人工干预。选择的实验区位于四川省绵阳市及其郊区，实验数据包括TM多光谱影像、SPOT2全色影像、SPOT5全色和多光谱影像。本文对变化信息自动发现方法、变化信息自动分割进行了深入研究，并将监测数据统一管理于GIS数据库。
　　创新 (1)用二维小波变换处理两时相遥感影像，以自动发现土地利用变化信息，使用了两种方法：影像融合法和小波系数求差法。前者是利用两时相影像相应小波系数的加权平均法自动探测变化信息，后者是通过对两时相影像对应小波系数求差的方式自动发现变化信息。与多波段主成分变换法的监测结果对比，以及利用野外实测数据验证，上面两种算法得到的监测结果均能达到实际应用的要求。 (2)在分析自动发现影像特征的基础上，比较了两种分割图像中特定目标的算法。一是利用多个小区域的灰度直方图寻找大区域的分割双阈值，结合区域生长算法，以目标边界灰度差为限制条件，将特定目标以区域的方式分割出来；二是将灰度影像先在PHOTOSHOP中进行处理，对包含目标的区域进行粗分割，减少背景噪声的干扰，结合新影像小波系数和目标的灰度信息，可以将特定目标(变化信息)的边界提取出来。 (3)鉴于不同自动发现方法对变化信息敏感程度不一致，以及图像分割方法和影像噪声对监测结果精度均有影响，应用一种多图像基于邻域的像素统计法。该方法是将多种自动发现方法和图像分割方法得到的二值图像的数据矩阵相加求平均，寻找分割阐值，利用阂值将像素分为目标、背景和不确定目标等三类，进一步处理将不确定目标完全归入目标或背景。经本方法处理后，监测结果比常规监测方法(如多波段主成分变换法)的精度高5至6个百分点。该方法能满足大区域动态监测的需要。该方法最大限度地保留了多光谱信息并提高了影像清晰度和空间分辨率 ,最终变化区域得到了增强。
　　多源遥感作为一种获取和更新空间数据的强有力手段，能及时地提供准确、综合和大范围进行动态监测的各种资源与环境的信息，因此遥感数据是土地信息系统的一个重要数据源。所谓多源遥感就是将不同来源的遥感影像数据，经过信息处理，判读分析和野外实地验证，实现数据融合提取，得到有用信息，最终服务于有关部门的规划决策。土地治理部门可以运用多源遥感技术快速获取现状空间的信息。以卫多源遥感影像数据为信息源,以多源遥感影像解译的数据为基础,对多源遥感影像进行解译，并更新影像数据库；利用GIS技术的空间分析功能, 提取土地利用/覆被变化信息,得到高精度的土地利用/覆被变化数据库，已经成为土地利用动态监测基本形式及面向更远更广阔的发展方向。
　　总结：，依据多源遥感影像融合技术的基本理论，结合新时期土地利用更新调查的原则和方法，根据地物在影像的纹理特征，探讨了多源遥感影像技术在土地利用更新和变更调查中的应用，分析比较了融合方法的特点及其实际应用。
　　参考文献：
　　1张宇坤;多源控制点影像匹配策略及控制点影像库设计研究[D];西北大学;2008年
　　2潘雪峰;张鹰;徐升;;Landsat卫星不同分辨率影像的分级几何校正比较研究[J];苏州科技学院学报(自然科学版);2006年02期
　　3毛士艺,赵巍;多传感器图像融合技术综述[J];北京航空航天大学学报;2002年05期
　　4刘哲,任金昌,李言俊;面向遥感应用的图像融合的原理和方法[J];航空计算技术;2001年04期

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-4530994.htm