土地利用/土地覆蓋遙感變化檢測方法探討

摘要：土地利用，土地覆蓋變化檢測是資源環境研究中的一個重要方面，準確、及時的變化信息為人類資源環境的生產和管理提供了決策支持。遙感技術具有實時、快速、覆蓋范圍廣、多光譜、周期性等特點，給土地利用，土地覆蓋變化檢測提供了強有力的技術支持。現存在很多遙感變化檢測方法，各有其優缺點，因此需結合實際需要，選取較為適合的土地利用／土地覆蓋變化檢測方法。

關鍵詞：土地利用／土地覆蓋變化檢測遙感

0引言

土地利用變化檢測是遙感技術的主要應用領域之一。遙感土地利用變化檢測利用同一地區兩幅經過嚴格的幾何校正的不同時相的遙感影像，進行疊加分析，通過變化檢測算法檢測變化區域。土地利用／土地覆蓋及其變化，在諸如環境、森林、水文、農業、地理、生態等方面的研究中是一個關鍵因素。土地利用／土地覆蓋變化，以及由其帶來的相應變化對人類環境和生態過程有著直接的影響，自然資源的管理和相關決策也依賴于此。隨著世界人口的迅速增長，人類在越來越快地破壞著自然資源、生態系統和環境。其結果是，人類面臨嚴重的森林退化、荒漠化、土壤流失、土地減產和生物多樣性消失。由此可見。土地利用／土地覆蓋的變化檢測的，必要性越來越凸現出來。由于遙感對地觀測具有實時、快速、覆蓋范圍廣、多光譜、周期性等特點，數十年來，科學家已經發展了不同的遙感變化檢測方法，大致可歸納為分類前比較法和分類后比較法。這些方法有各自的特點，同時也存在各自的不足。

1土地利用，土地覆蓋檢測方法

變化檢測方法較多，分別適合不同目的和不同精度要求，主要方法有：

1.1圖像差值法這種方法是將時間t1，t2獲取的兩幅影像進行嚴格配準，然后逐像素相減，從而得到一幅結果影像以表示在這兩個時間當中所發生的變化，通過對差值分析設定合適的閾值即可得到地表變化的結果。這種方法的主要特點是簡單、直接、便于解釋結果，不足之處在于不能提供地物變化的信息。

1.2圖像比值法圖像比值法是指將多時相遙感圖像按波段逐個像元相除，那么未發生變化的像元其比值接近1，發生變化的像元則偏差較大，根據比值設定閾值便可得到變化的區域。圖像比值法需要對多時相圖像進行某種標準化或輻射校正。作為一種變化檢測方法，比值法在一定程度上能減少影像間太陽高度角、陰影和地形不同造成的影響。

1.3圖像回歸法此方法假定時相t，是時相t2的線性函數，通過最小方差回歸法可以做出之間的回歸方程(x是波段k，i行，j列的像素值)有關的線性函數，而那些兩個日期之間發生了變化的像素將會與確定函數的預測值有顯著的差異。通過相減實際值和預測值，再使用閾值，就可實現變化檢測。這種方法減少了大氣狀況和太陽高度角的不同帶來的不利影響。

1.4主成分分析法該方法是對多時相數據按一般主成分分析研究或標準主成分分析的方法進行線性變換，得到反應各種變化的分量，這些分量互不相關，而且按其強度及影響范圍順序排列。通過對進行主成分變化的變化分量進行分析就可以總結變化規律，揭示變化原因。這種方法減少了波段之間的數據冗余，強調了衍生成分的不同信息。但是這種方法不能提供一個完全的類別變化信息矩陣且需要閾值確認變化的區域。

1.5變化矢量分析法變化向量分析法(Change Vector Analy-sis，CVA)是在相對輻射歸一化校正的基礎上進行的。光譜向量變化分析是一種特征向量空間變化檢測方法。變化向量法描述從第一時間到第二時間的光譜變化的方向和數量。每個像元可生成一個具有變化方向和變化強度(大小)兩個特征的變化向量。變化向量的分析結果可輸出變化強度I向量強度)和變化方向碼兩幅圖像。變化強度通過確定n維空間中兩個數據點之間的歐氏距離求得(n為選用的波段數)。變化方向反映了該點在每個波段的變化是正向還是負向，根據變化向量的方向和角度來確定。每個像元的變化方向有2n種模式。

1.6分類后比較方法首先是將不同時相的圖像各自進行分類，然后對分類后的圖像進行疊加分析，得到變化監測的結果。將不同時相圖像的所有波段混在一起進行分類，分類的結果可以反映出變化類型。這種變化檢測的方法較為明顯，需要比較獨立生成的分類圖像，通過對兩個時相的分類結果進行適當編碼，分析人員能夠生成一個變化圖來反映完全的變化矩陣。這種方法可以避免對不同時相數據的精確配準問題。總之，現有的遙感變化檢測的方法較多，這些方法分別適用于不同的實際需求，根據實際情況選擇合適的方法可以達到較好的檢測結果。

2土地利用，土地覆蓋變化檢測技術發展現狀與趨勢

土地利用／土地覆蓋變化檢測主要是利用對地觀測衛星在較短的時間間隔內能重復連續獲取地物的覆蓋信息的特點，從不同時期的遙感數據及其他相關數據中分析確定土地覆蓋與利用發生變化的定性和定量信息。土地利用／土地覆蓋變化檢測的研究起源于上世紀80年代，在20世紀90年代得到了迅猛的發展“。遙感變化檢測的發展與遙感數據質量的提高、計算機圖像處理水平的提高以及模式識別等領域有著密切的聯系。遙感變化檢測有著廣泛的應用領域和很高的應用價值，可以為相關的決策部門提供重要的依據。總的來說，遙感變化檢測技術呈現以下幾種趨勢：①發展高空間分辨率和光譜分辨率的遙感傳感器，提高遙感影像分辨率，改進遙感變化檢測的數據源；②提高計算機圖像處理技術水平和分析解譯水平，提高變化檢測的可靠性和準確性；③綜合利用各種相關數據，如航片、土地利用專題圖等”a，提高檢測結果的實用性和有效性；④綜合利用多種遙感變化檢測方法，提高遙感變化檢測精度，每種方法都不可能適用于所有的情況，將多種變化檢測方法結合起來不失為一種有效可行的手段。

3 結論與展望

土地利用／土地覆蓋遙感變化檢測是遙感技術、地球信息科學和數字圖像處理技術等學科技術的交叉點，遙感數據獲取技術、遙感信息處理技術、土地利用，土地覆蓋研究三者相互促進。人類社會的加速發展同時也在加速改變著自然環境和生態系統，這就要求土地利用／土地覆蓋遙感變化檢測的精度與效率必須得到相應的發展；土地利用／土地覆蓋遙感變化檢測精度與效率的提高則需要多源、多分辨率的遙感數據和與之相適應的變化檢測方法。另一方面，其他學科變化檢測方法的引入也促進了土地利用／土地覆蓋研究。