基于面向對象方法的雙臺河口蘆葦濕地分布信息提取研究

梁建平++張林波++朱敏

摘 要：選取位于遼寧省盤錦市的雙臺河口國家自然保護區作為研究區域，以中等分辨率的Landsat8 OLI衛星影像為數據源，利用面向對象的分類方法，實現對蘆葦濕地分布信息的快速提取，并分析了該方法在蘆葦濕地分布信息提取中的有效性。結果表明，面向對象的分類方法在蘆葦濕地信息提取中具有較高的分類型度，蘆葦濕地的生產者精度為89.13%.信息提取結果顯示，雙臺河口國家自然保護區以蘆葦濕地為主，其面積為44 078.13 hm2。

關鍵詞：蘆葦濕地；分布信息；遙感技術；分類系統

中圖分類號：P237 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.072

隨著遙感技術的發展，其在濕地信息提取中的應用越來越廣泛。最初的濕地信息提取方法主要為人工目視解譯。該方式主要是通過人工分析影像的紋理、顏色，參照所給定的解譯標志進行對比，得到該地區的土地覆蓋類型。該種方式是傳統的解譯方法，最大的缺點就是耗時費力，且有一定的主觀性。

隨著遙感技術更深層次的發展，人們創造了影像信息自動提取方法，主要包括監督分類和非監督分類兩種。該分類方法是基于像元的分類方法，而利用像元光譜信息分類具有一定的局限性，最常見的為“椒鹽”現象。

與傳統的基于像元的分類技術相比，基于面向對象的分類技術具有更高的分類精度。該方法是通過多尺度分割遙感影像，得到同質對象，然后分析不同類型濕地對象的特征，例如光譜、形狀、大小、紋理、結構、陰影等，通過建立分類決策樹來達到高精度分類的目的。本文將以面向對象的方法提取分類盤錦地區的濕地信息，以期讀取、統計該地區的土地覆蓋類型。

1 研究區概況

雙臺河口國家自然保護區的經度為40°39′ N～41°27′ N，緯度為121°23′ E～122°29′ E，位于遼寧省盤錦市境內，氣候屬于溫帶大陸性半濕潤季風氣候，年平均氣溫為8.4～8.6 ℃，年降水量為611.6 mm，7—9月降水量占全年的2/1以上。該地區主要植被為蘆葦、翅堿蓬等植被群落和人工種植的水稻。

2 數據及預處理

結合研究目的，本研究選取Landsat8 OLI衛星影像為主要數據源，空間分辨率為30 m。利用ENVI軟件的Flash模塊，結合Landsat衛星的數據信息，對研究區的影像進行大氣校正處理、幾何校正，將誤差控制在0.5個像元以內，并用ERDAS軟件的輻射矯正模塊對該影像進行輻射矯正。

3 分類系統的建立

雙臺河口國際重要濕地的主要濕地類型為人工濕地和自然濕地。根據《濕地公約》和相關的文獻，結合野外實地調查數據，建立遙感分類系統：灘涂、翅堿蓬、水域、蘆葦、水田、旱地、建設用地。

4 分類方法與技術流程

基于Landsat8 OLI遙感影像，利用面向對象的分類平臺eCogniton軟件，采用面向對象的分類方法提取雙臺河口國家自然保護區的濕地信息。通過多尺度分割遙感圖像，得到同質對象，然后分析不同濕地對象的特征，通過設置分類參數建立規則集，自動獲取濕地信息。

5 結果與分析

從野外210個采樣點數據和從Google Earth高空分辨率影像上獲取的183個土地覆蓋類型的驗證點中隨機選取240個，將其導入eCognition軟件中，通過驗證點對應的地物提取不同植被的類型參數信息，重復該過程，直到準確地區分出蘆葦與其他地物的閾值。基于誤差矩陣驗證雙臺河地區濕地分析結果是分類精度驗證的重要方法。利用剩余153個野外實測采樣點建立誤差矩陣，計算出各種土地覆蓋類型的分類精度。結果顯示，該保護區的蘆葦信息分類的用戶精度為87.23%，生產者精度為89.13%.可見該誤差矩陣對濕地信息提取具有較好的自動分類效果。該地區的濕地類型及空間格局如表1所示。

表1 濕地類型及空間格局

蘆葦 翅堿蓬 水域 水田 灘涂 旱地 建設地 合計 生產者精度

蘆葦 41 5 — — — — — 46 89.13%

翅堿蓬 4 16 — — — — — 20 80.00%

水域 — — 6 1 — — — 7 85.71%

水田 — — — 5 — — 2 7 66.00%

灘涂 2 5 2 — 10 — — 19 52.60%

旱地 — — — — 1 16 1 18 89.00%

建設地 — — — — — 4 22 26 84.60%

合計 47 26 8 6 11 20 25 143 —

用戶精度 87.23% 61.53% 75% 83.33% 90.90% 80.00% 88.00% — —

通過統計結果得出，雙臺河口國家自然保護區2014年的濕地總面積為47 246.76 hm2，占總研究區面積的35%。其中，蘆葦濕地面積為44 078.13 hm2，翅堿蓬濕地面積為3 168.63 hm2，水域面積為65 447.64 hm2，水田面積為11 823.66 hm2，灘涂面積為1 626.5 hm2，建設用地面積為7 192.62 hm2，旱地面積為1 825.83 hm2。蘆葦濕地主要集中在雙臺河兩側，主要原因是雙臺河能為其提供充足的水源。

參考文獻

[1]孫俊杰，馬大喜，任春穎，等.基于多時相環境衛星數據的南甕河流域濕地信息提取方法研究[J].濕地科學，2013（01）：60-67.

〔編輯：王霞〕