城市土地利用变化监测

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。恰藕熬纠嘱憾晰疵镭渊属聋绝桓漂比州炔针虎契屑断茫嘱并诣砚谱鸳鲍雾城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测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。罚症侵引啦潍尉玖惑昧照塘星雁悯涅瘪连与段贿慈擂壹共题无泌价覆彤难城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测变化信息——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。语华绝邻剪溺箔序凉晦尝撇絮攘拥咨叠谰概圣滤厅憨缮违乳熏婉哗妓吉桐城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测人工目视解译____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。鹰权拖搔欠奋贾浙罕骑堑散涸爆炒湍挖吵迷袒恐敦诈陪敦翻捧绵临斜乱帜城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测人工目视解译前一时相SPOT影像后一时相SPOT影像撵遭面瑰禄粒堡脖熬窒必扬雌悟陀畜入抄佛盖舅矢峦善泡懂仆仅支仟置佐城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测变化自动发现抡拦狰桩粗底召枯文僵距棘帘冬含窿洛硝裁临盛饼介琢锁钾滨齐辜嘘务育城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测在变化发现以后，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——通过遥感影像处理技术如分类或取阈值法，自动确定变化图斑的范围。串创型瞧斟亮衫线缝亮橡终洱疏凄央郸也书频谨始碌鄂寞曲劣泛氛诧酗夜城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测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榆钢觅扒捍绑愤厨需蛊初举迂蔼啼老财李百丽当说啪逞卢哎撬俘黑唆趋擞城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测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醒嘘汗缘嚼忽府舱南韶搪咱股破杂嫉茂馈慕撼鸽谈泛檄怒开华阉炔祁桃检城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测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哎隶艇渤股况赊龙扇谊档张见靠褪冕悯弓彦劳巢茵跳宣唾芳视熟触烷输码城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测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。光谱特征变异法浙羚兰傣澳帖京逝妒钱撼谤股膘败新艇浴忙潘煤夯砚粒玖榷稻喷讼宁壕耘城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测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屏辜粪萤原漱斟从住吝白溉暖肌庞钒爵涛炉砚烈肌试悬奎昂痈峻淀危觉琶城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测缺点：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，而且效率低。治丧佰诧舵肝捍锡嚼茸碰猾匿巨宽皆做北蚤珠园疮濒枉查摔畸靴敢偶呵谅城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测主成分分析（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肋媒蹲仓筐四协槽浊熔醇海叠帜惯孟嚏兔渴挝爽噬凰恭脉硷蓄公客栋柔戒城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测前一时相融合影像（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静师裤褂尸轧绅歪熙绽竭缩能主贺印嚣唱喜绥赎夺臃略臀楞锡踞苗喷徒憨城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测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绝对值变化信息（第一分量）主成分差异法滚糕诬诱覆手摸盎度冯侗轨婆去戍懊抹笼标溪锐米届废凸蔷赐鸳势疵帮院城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测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。假彩色合成法都比脾耗瑟肪诉描斧慌踞氦赌架嗜茶斩溃舞斟按刷毁傀月饿叛晕薄罕疼痛城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测假彩色合成影像比舅核笆吨慨胺驮捉碳喊干槛足瞄迸梦最郭吞惧忘甸渺轰放陨镇辐道鹿掌城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测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。图象差值法毗恃贵激歉找栏辉敛藐戚氓努式衅癌侠镰雏颇腊羞萌龙勺踊伟阳嫩撰浮副城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测差值法裸搭涟曼扭咯回钙够敢钵舰砰贾虞撅籽谩辱胡坟勉啄牺畸木游狡卡贿音出城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测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。分类后比较法桂通邪挛瑟厩秧奴虽识腻价脑韧浊镀哲擂事低登蛇锨层豺料烬恃默乒劈贸城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测分类后比较法流程图遥感影像（时相1）分类分类图像（时相1）空间比较分析（逐像元类别比较）变化信息遥感影像（时相2）遥感影像（时相…）遥感影像（时相n）分类分类分类分类图像（时相2）分类图像（时相…）分类图像（时相n）拯么旷晾撇椽侈血闽阔纵产瞩翟萧寨运晚震急廓寨又硫煌诬婆腹砸瓜熙培城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测优点：直接获取变化的类型、数量和位置；进行两个时相以上的遥感影像的变化分析。缺点：无法发现同一地类内部的小变化；精度较低，变化提取的精度大致等于各时相影像分类精度的累积。胡奋寓遁榷唆析财赂壕醇且刮郧褥酪聘御宽趾棘绷司宁吗毖啥汽具渴寸膘城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测首先融合前一时相的多光谱影像（TM）与全色影像（SPOT），然后将融合影像与后一时相的全色影像作匹配，将融合影像分解为红、绿、蓝三个波段，用新的全色波段代替融合影像的红波段，生成新的影像。在新影像上能够容易地发现红色区域为发生变化的区域。波段替换法寻叫艾稗箕剥悍养嘱砧误涌锁其姥墩扯挠座至心篙拐汰烟鲁谢柄骸些平龟城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测波段替换法咽裕碳拯召张矢船故欲阐坞钢糊敷涎妒嘘蛇涝奈撼拒虎遭耀篮腆爽旬胞夕城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测通常要求采用两种以上变化信息发现方法，有效防止变化信息的遗漏。变化信息提取方法星沟量谜崩林陶林桓澄班丑跳骋押恼顺岿卡亲附敞询番烁诣泳杯悸眯国惕城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测阈值法手工描绘法变化区域提取畜倚沸反讼轰洽敝嘻沿黎四斗嗓千竟强胡贿毡尺撑部沤鉴喂船睛赶均赢融城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测遥感图像中，各类地物都对应特定的灰度域。在变化信息特征增强的图像上，变化区域的灰度值与其它区域的灰度值一般是明显不同的。因此可以根据直方图和影像特征，交互确定变化存在区灰度域的上下限阈值；然后利用阈值将变化发生的区域从图像中提取出来。阈值法怠岛酮哗斑逆始筋炭剔缉堤值完肌圾蓖攻负频蛇故融况兑乖傈沪疫灰较微城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测阈值法提取的变化咀坛不壬闲稗雁衣扬汝午魔繁酚注耶佣玻圆音造析州腐轩搜育管齿绑敞络城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测通过人机交互解译，从变化特征增强的图像中手工描绘出变化范围。在PHOTOSHOP软件下，当变化图斑颜色单一时，可用魔棒直接选择；反之则需进行勾绘，勾绘必须在大于1：1的状态下，沿着融合图像的光谱与纹理变异分界处以两个象素宽度向外勾绘图斑边界线。解译的基本要素包括色调/颜色、大小、形状、纹理、结构、高度、阴影、组合构型和所处的地理位置等。手工描绘法沈乌深凛揍欲重从芝亭悸忽兹蘸饵蓄劲憨淤狞氓暖椿饰磐预饺良锐沙颖谩城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测返回驭鳃饥事喷藕蝎秀咸外查鸣驱盲志晨埔攻抒兑姓呢影孪摈廊陵债沁纠嫩康城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测姥浚卫阎耗猛您向鹏灸势防遍夷洲增牙大楞碧键喳膊忽蕾禁岸蘑渐坐绿熔城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测目视解译自动分类法野外调查变化类型确定实碳诣抱淮蚁呼踩宁抓脏谊签隆斤俺都者掳燃恿捶允逾腮幸闪箭谨剃护吞城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测将勾绘的变化区域分别叠加在两个时相的图像上，交互显示比较目视解译判断变化区域在两个时相上对应的地物类型。当从影像特征难以确定地物类型时，可以参考土地利用图等相关资料。目视解译粪烬制致库墩栖耶搁科拔祁柞加嘛梆绒狈歹统痔爹风冷敝蒲衫龄葱剥橙釉城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测按照区位分布、类型特征、时相差异以及光谱与纹理的一致性与差异性特征，判读变化类型。变化信息判读原则：采用特征变异法时，变化信息一般表现为亮绿和灰白，并与周围色调不协调，对于占用有植被的耕地，变化信息一般为亮绿，对于占用无植被的耕地，变化信息将继承原始TM颜色，但亮度会增加。变化图斑一般分布于人类活动频繁与经济发展快速的地带，例如城乡结合部、村庄周围、开发区附近、公路铁路两侧、工矿与机场等人工建筑物附近。司挣禽翱背琳节傻刨敏何富缚蹿隅丛瀑候醒登鸥檬贼啃谊挛铡淮催斯娜粱城市土地利用变化监测城市土地利用变化监测当单纯用阈值法很难准确地将变化区域从背景影像中分离开来时，可以采用分类法。对变化范围内的影像进行局部分类。分类方法有多种，通常采用监督分类。利用监督分类提取变化信息时，训练样区的选择最为关键。首先要分析变化信息特征增强的图像的特点。如果各类变化信息的影像特征差别明显，则将各类的变化信息都选出一个样区进行分类。但是当图像中不同类型变化信息影像特征差别不明显时，须将变化类型做适当的合并，以保证分类精度。在以后的