基于SPOT5衛星影像與遙感技術的濕地調查實驗研究

程建新 王樹文

摘 要：本文探討基于遙感計算機監督分類技術提取濕地信息，對2012年天津市濕地的進行調查，監測河湖為代表的濕地等專題因子遙感解譯標志的建立，為本區域生態環境的保護和經濟的發展提供數據和決策依據。

關鍵詞：遙感 計算機解譯 影像分類 濕地調查

中圖分類號：P23 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0039-02

天津市地處渤海灣頂，九河下梢，有數萬公頃淺海域和沼澤、灘涂，水庫和縱橫交錯的河流，星羅棋布的坑塘洼淀。天津市濕地含有海岸濕地、河流濕地、湖泊濕地等，為物種多樣性提供了良好的生態環境。北大港、團泊洼、大黃堡、爾王莊、七里海等濕地按國際評判標準的分類，都屬于相當重要的等級。如何保護和合理開發利用濕地，成為保護天津城市生態環境與促進天津經濟持續發展重要課題，本人提出了利用遙感技術監測天津濕地的狀況，希望為相關部門提供參考作用。

1 濕地的分類

濕地分為人工濕地和天然濕地兩大類詳細分類如表1所示。本論文研究的濕地范圍僅為天津海岸線以上的濕地，并不包括海岸線以下至低潮時水深不超過6 m的水域。

2 濕地地物光譜特征與識別研究

濕地的光譜特征主要是由水本身物質的組成決定的，但是又受到了各種水狀態的影響。水體的反射主要在藍綠光波段，其他波段吸收都很強，特別到了近紅外波段吸收就更強。地表較純潔的自然水體對0.4～2.5μm 波段的電磁波吸收明顯高于絕大多數其它地物。

3 監測的數據源

SPOT衛星是法國空間研究中心（CNES）研制的一種地球觀測衛星系統。“SPOT”系法文Systeme Probatoire dObservation dela Tarre的縮寫，意即地球觀測系統。

每一影像覆蓋面積60×60km2。當進行側向（可達27°）掃描時，每一影像覆蓋面積為80×80 km。

SPOT衛星的普段參數：（1）綠譜段（500～590 nm）：該譜段位于植被葉綠素光譜反射曲線最大值的波長附近，同時位于水體最小衰減值的長波一邊，這樣就能探測水的混濁度和10～20 m的水深。（2）紅譜段（610～680 nm）：它可用來提供作物識別、裸露土壤和巖石表面的情況。（3）近紅外譜段（790～890 nm）：能夠很好的穿透大氣層。在該譜段，植被表現的特別明亮，水體表現的非常黑。紅和近紅外譜段的綜合應用對植被和生物的研究是相當有利的。

此次監測實驗用的是2011年的SPOT衛星數據，包含紅、綠、和近紅外3個波段。

4 濕地信息提取

4.1 監督分類法

采用監督分類的方法，利用航天遙感數據通過內業判讀，依照濕地分類在影像上提取2011年的濕地信息。監督分類 （supervised classification）又稱訓練場地法，是以建立統計識別函數為理論基礎，依據典型樣本訓練方法進行分類的技術。即根據已知訓練區提供的樣本，通過選擇特征參數，求出特征參數作為決策規則，建立判別函數以對各待分類影像進行的圖像分類，是模式識別的一種方法。要求訓練區域具有典型性和代表性。判別準則若滿足分類精度要求，則此準則成立；反之，需重新建立分類的決策規則，直至滿足分類精度要求為止。常用算法有：判別分析、最大似然分析、特征分析、序貫分析和圖形識別等。

這里采用最大似然法：假定每個波段中的每類的統計都呈現正態分布，并將計算出給定象元都被歸到概率最大的哪一類里。

4.2 濕地信息提取實驗

為了便于有效地分析和研究，通常選擇能夠反映地物信息的最佳的波段，它們反映了圖像中基本的重要的信息，稱之為圖像的特征。圖像特征是圖像分析的重要依據。特征提取是對分類精度和可靠性影響最大的因素之一。本論文實驗根據濕地的光譜特征用的是4、3、2假彩色波段，將根據影像反映的光譜特性基于監督分類來提取信息。

圖1是根據遙感影像分類的獲得的濕地分類圖像在這里分水體、植被、樹木、居民地4類，輸出結果圖像。藍色為濕地、紅色為居民地、綠色為植被樹木。

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