土地覆盖变化检测方法比较——以内蒙古草原区为例

随着对地观测技术的不断发展,遥感影像分辨率逐渐提高,促进了基于遥感影像的变化检测从传统像元级的检测向面向对象的检测转变。为了探究面向对象的变化检测方法在土地覆盖变化检测中的有效性和适用性,对面向对象的变化检测方法与常规的变化检测方法进行对比评价。以内蒙古鄂尔多斯和包头地区为试验区,选取2002年及2011年的Landsat TM/ETM+影像为数据源,比较了图像代数运算、图像变换、图像空间结构特征和面向对象的多种变化检测方法,对研究区两期土地覆盖进行了变化检测研究。结果表明:面向对象的变化检测方法在总体精度、kappa系数上都有明显的优越性,总体精度均在87.42%以上,尤其以面向对象的变化矢量分析方法精度最高,达91.56%。此外,主成分差异法也有较好的检测效果,总体精度为87.83%。对总体精度较高的3种方法在不同土地覆盖变化类型中检测效果的研究表明:对于研究区几种主要土地覆盖变化类型,面向对象的变化矢量分析法均有较理想的检测效果,平均精度为85%左右,且始终优于面向对象的光谱向量相似法,以居民地及旱地相关的变化类型最为明显;主成分差异法对不同土地覆盖变化类型检测效果差异很大,对其中4种变化类型的精度甚至达到了93%以上,但对于检测草地与裸地间转化精度很低,甚至只有8.69%;在与工矿用地有关的土地覆盖变化类型中,面向对象的变化矢量分析法的精度明显高于主成分差异法,而在与居民地有关的变化类型中,主成分差异法表现出一定优势。     

基于面向对象方法的汶川大地震灾害土地覆盖变化

通过面向对象的模糊分类方法对汶川地震前后两期的Landsat-TM影像数据进行土地覆盖类型解译,结合应用统计学法、景观指数法分析研究区土地覆盖的时空格局和演变趋势。结果表明：（1）使用面向对象的分类方法对研究区域土地覆盖类型进行提取,地震前后两期遥感数据分类总精度分别达到0．90和0．92,Kappa系数达到0．88和0．90,取得了较好的精度效果,适用于区域覆被的提取。（2）“5．12”汶川地震后,区域林地退化显著,较地震前面积减少35679．76hm^2,减少幅度达7．66％。土地退化明显,不透水面由地震前的24558．61hm^2增加到67935．41hm^2,相对动态度达到176．62％。水体面积增加了近40％,相对动态度为35．82％。（3）地震前后土地覆盖破碎度呈增加趋势。斑块数大量增加,其中,不透水面增加最多,由震前的240块增加到539块。区域蔓延度指数（CONTAG）由震前的40．89下降到31．09,散布与并列指数（IJI）由65．10上升到了73．99,均匀度指数（SHEI）从1．04上升到了1．35。以上指数均反映地震使研究区斑块破碎度加剧,斑块间的离散程度增高,植被景观退化及其空间格局演变导致了生态退化以及区域生态系统服务功能衰退。     

基于多源遥感信息融合的广东省土地利用分类方法——以雷州半岛为例

准确高效的获取土地利用信息对生态环境评价非常重要。广东省地处华南热带和亚热带季风气候区,经济作物种类繁多,土地覆盖破碎,为土地利用精确分类带来很大不确定性,而常年多云雨的天气也为有效光学影像的获取带来困难。为提高土地覆盖分类精度,以雷州半岛为实验区,综合应用Landsat-TM/ETM、多时相HJ光学影像,以及X波段Terra SAR数据,通过分析不同地物类型在光谱、极化以及多时相特征上的差别,对原始图像进行特征提取。在此基础上融合多源遥感信息的地物特征运用面向对象土地覆盖分类方法获取研究区高精度的土地利用信息。结果显示这一方法能有效提高土地覆盖利用信息获取精度,为研究生态环境变化提供更准确的数据支持。     

发展NECT土地覆盖特征数据集的原理、方法和应用

着重探讨了建立中国东北样带 (NortheastChinatransect, NECT) 土地覆盖特征数据集的原理、方法及其在全球变化研究方面的重要应用。NECT土地覆盖特征数据集是以多时相的 1km分辨率的NOAA/AVHRR归一化植被指数NDVI (Normalizeddifferencevegetationindex) 数字影像为基础, 同时采用高程、气候、土壤、植被、土地利用、土地资源、生态区域、行政边界、经济、社会等多源数据作为数据源, 并经过标准化处理 (如数字化、空间插值、几何配准、投影转换 ) 集成而成。在土地覆盖特征数据集的主要应用方面, 如 :1) 利用多时相、1km分辨率的NOAA/AVHRR影像完成了中国东北样带土地覆盖分类图。一级分类系统包括森林、草原、荒漠和沙地、灌丛、农田、混合覆盖 类型、城镇和水体等 8类, 二级分类体系包括 12类。经过地面采样进行精度检验, 分类精度达到 81.6 1%。 2 ) 对主要植被类型的植物生长季变化进行的研究。利用多时相的遥感影像构造了能够反映植被年际、季节生长变化的遥感植被指数ND VImax、NDVI变幅xam以及NDVI的标准偏差x′s 等, 分析这 3个参数 1983~ 1999年的 17年中的变化情况。该数据集的建立是研究该样带土地覆盖特征及其变化规律的基础, 对基于样带的全球变化研究有重要的意义。     

利用不同分辨率卫星影像的NDVI数据估算叶面积指数(LAI)——以岷江上游为例

短周期的低分辨率遥感数据为大面积估算LAI及季节动态和物候趋势提供了有利工具,但基于高分辨率LAI的遥感估算模型在低分辨率遥感数据上应用有很大的不确定性。研究利用LAI-2000冠层分析仪与跟踪辐射和冠层结构测量仪(TRAC),测定了岷江上游流域范围内490块野外调查样地(50m×50m样方)的LAI数据,结合同期较高精度卫星数据(TM)建立了不同植被类型的LAI-NDVI算法,在经过传感器的相对校正后,将这种算法应用到同期分辨率较低的MODIS数据和SPOT VEGETATION数据上。结果表明,30m分辨率的TM LAI的均值为4.53,250m MODIS LAI的均值为3.55,1000m VGT LAI的均值为4.20,随着栅格分辨率的降低,总体标准差有增加的趋势,并且LAI值也有不同程度的低估,其中MODIS LAI值被低估约22%。但利用TM LAI数据验证MODIS和VGT LAI数据后发现,250m的MODIS数据预测误差在30%左右,1000m的SPOT数据预测误差则高达50%,空间重采样分析表明,栅格分辨率的降低是导致预测误差扩大的主要原因,而这也是岷江流域植被分布破碎化的体现。     

基于MODIS和ENVISAT数据的湖北省四湖地区土地覆盖分类

依据ENVISAT ASAR数据中后向散射系数的差异对湖北四湖地区的城镇、水域、植被覆盖区进行划分;根据区域种植制度及物候特点,以4月下旬至5月上旬MODIS-NDVI值区别植被覆盖区中的作物植被与非作物植被;并采用基于高分辨率ETM数据的土地分类结果对基于上述规则分类的结果进行验证.结果表明：借助DEM高程数据,可将研究区非作物植被划分为林地与滩地;利用月份NDVI平均值的差异,可将作物划分为中稻、棉花和晚稻,并获得水田和旱地的区分;采用低空间分辨率的MODIS数据获得的土地覆盖分类结果,与采用高分辨率ETM数据分类的结果具有一定程度的相似性,以ETM数据分类结果为标准的总误差率为13.15%;利用上述判别流程进行大尺度土地覆盖分类与制图可以实现对区域土地覆盖变化的快速跟踪.     

3S技术在绿洲土地覆盖变化研究中的应用研究--以新疆于田绿洲为例

土地利用／覆盖变化（LUCC）是全球变化研究的重要核心问题之一,基于区域和地方尺度的绿洲土地覆盖变化信息的定量提取在干旱区生态环境演变研究中具有重要的价值,也是对全球变化研究的重要补充。选择干旱区典型绿洲新疆于田地区为研究靶区,利用2期不同时相的TM卫星影像,结合多年实地调查所获得的大量数据,根据当地实际情况,选择适宜的分类指标体系,利用遥感、全球定位系统以及地理信息系统技术（3S技术）对图像进行了综合技术处理,获得了较高精度的该区域绿洲LUCC不同类型分类精度统计以及土地利用／覆盖转换矩阵。在此基础上,对跨度近10年的于田绿洲LUCC时空变化格局进行了分析,提出了相应的生态环境改良措施,其方法和结论对塔里木盆地南缘绿洲地区生态环境改良及其可持续发展研究具有一定参考价值。     

快速城市化过程中土地覆盖格局研究——以深圳市为例

研究一个以城市化过程为主的土地利用/覆盖变化可以从不同的角度出发。选择景观生态学中的景观格局的研究方法,对快速城市化地区——深圳市的城市化过程中的土地利用/覆盖的动态变化进行研究。具体选择景观格局指数中的破碎度指数、Shannon-Weaver多样性指数和聚集度指数,来表征斑块水平、景观水平、区域水平3个不同层次的土地覆盖格局。首先在区域水平上,分析了深圳全市,以及经济特区和特区外的宝安区、龙岗区的土地覆盖格局变化。在此基础上,以研究区的镇级行政单元为景观单元,计算了镇级行政区域以及镇级行政区海拔0～30m的区域的景观格局指数,在景观水平上分析了区域经济发展水平和速度,以及地形因素对土地覆盖格局变化的影响。随后分析了研究区各土地覆盖类型以及不同时期的斑块水平上的土地覆盖格局。最后以城镇用地比例表征城市化水平,讨论了城市化水平与土地覆盖格局变化的关系。在城市化初期,景观类型多样性和斑块破碎化程度出现上升趋势,空间聚集性下降,生态安全问题开始突现。在城市化水平20%～40%之间,其景观类型多样性和斑块破碎化程度达到较高水平,而空间聚集度水平较低,生态安全水平明显下降;随着城市化过程的不断深入,城市化水平不断提高,景观类型多样性和斑块破碎化程度又出现了较为明     

遗传优化算法在基因数据分类中的应用

本文提出了一种基于遗传算法的基因微阵列数据特征提取方法。首先对原始数据进行标准化,然后利用方差分析方法对数据进行降低维数处理,最后利用遗传算法对数据进行优化。针对基因数据对遗传算子和适应度函数进行设置,优化数据集选取特征基因,得到较小的特征子集。为了验证选取的特征,利用样本划分法通过判别分析建立分类器进行判定。实验论证此方法具有理想的分类效果,算法稳定、效率高。     

应用神经网络和多谱段遥感数据对大屿山岛土地覆盖分类的研究

 土地覆盖是植物群落研究的重要参数,反映植物群落的生长状况及其所处生存环境的优劣。小尺度常规的测定方法费力、费时,而且是破坏性的,不能动态监测其变化。而对于大尺度的测定,常规方法无能为力,只能采用遥感方法。应用人工神经网络和多谱段遥感数据对香港大屿山岛进行土地覆盖的分类,设计了一个合适的多层感知器前向反馈神经网络用于土地覆盖分类,并将分类结果与传统的最大似然分类方法所得的结果作比较,结果表明神经网络方法在分类精度上有了很大的提高。     

密云水库上游流域土地利用与地表径流营养物的关系

定量刻画土地利用与水体营养物浓度的关系,有助于指导流域土地利用管理,以控制水体富营养化.以往研究较多关注土地利用的数量结构,对其强度、空间分布等刻画相对不足.本研究以密云水库上游流域为例,基于覆盖全流域52个子流域的水质采样,通过遥感解译和空间计算,提取土地利用强度、所处坡度、与河道及监测断面距离以及位置邻接关系等信息,构建土地利用与总氮、总磷和化学需氧量浓度的多元线性回归方程.结果表明: 土地利用与总氮、总磷和化学需氧量浓度回归方程的决定系数由未纳入任何信息的0.294、0.471和0.223分别增加到0.532、0.685和0.489,显著提高了模型的解释能力.在厘定每一空间位置土地利用对监测断面营养物浓度贡献率的基础上,比较与河道不同迁移路径距离下土地利用对营养物浓度的平均累积贡献率及面积累计百分比,确定了距离河道1 km范围内的河岸带为水体富营养化的关键控制范围.最后提出了优化农田施肥管理、加强牲畜粪便处理、建设林地过滤带和河岸缓冲带等水质污染控制和调控的措施建议.     

Challenges in using land use and land cover data for global change studies

Land use and land cover data play a central role in climate change assessments. These data originate from different sources and inventory techniques. Each source of land use/cover data has its own domain of applicability and quality standards. Often data are selected without explicitly considering the suitability of the data for the specific application, the bias originating from data inventory and aggregation, and the effects of the uncertainty in the data on the results of the assessment. Uncertainties due to data selection and handling can be in the same order of magnitude as uncertainties related to the representation of the processes under investigation. While acknowledging the differences in data sources and the causes of inconsistencies, several methods have been developed to optimally extract information from the data and document the uncertainties. These methods include data integration, improved validation techniques and harmonization of classification systems. Based on the data needs of global change studies and the data availability, recommendations are formulated aimed at optimal use of current data and focused efforts for additional data collection. These include: improved documentation using classification systems for land use/cover data; careful selection of data given the specific application and the use of appropriate scaling and aggregation methods. In addition, the data availability may be improved by the combination of different data sources to optimize information content while collection of additional data must focus on validation of available data sets and improved coverage of regions and land cover types with a high level of uncertainty. Specific attention in data collection should be given to the representation of land management (systems) and mosaic landscapes.     

1990—2015年三江平原生态功能区水禽栖息地适宜性动态

作为国际重要湿地,三江平原生态功能区是重要的水禽栖息地.随着人类活动干扰、土地利用和全球气候变化,栖息地适宜性逐渐引起生态学家的重视.本文以Landsat TM/ETM+/OLI和HJ-1B为遥感信息源,采用面向对象分类方法提取土地覆被空间信息;采用综合熵值法和层次分析法确定水源状况(湖泊和河流密度)、干扰条件(居民地和道路密度)、遮蔽物(土地覆被类型和坡度)和食物丰富度(NDVI)等因子的权重;根据水禽栖息地适宜性评价系统获得三江平原生态功能区1990、2000、2010和2015年水禽栖息地适宜性结果,并分析其时空分布和变化特征及驱动因素.结果表明: 近25年间,三江平原生态功能区水禽栖息地适宜性最好区域面积减少3.2%,主要由于湿地开垦和退化;适宜性最好区域空间分布特征明显,主要分布于黑龙江、挠力河、乌苏里江、穆棱河以及兴凯湖等水补给充足的沿岸区域.适宜性良好的区域主要分布在饶河县,到2010和2015年,虎林县和抚远县也变为适宜性良好区域的重要分布区,主要由于该区水田面积大幅增加.适宜性一般区域分布较零散,其面积先增加后减少.适宜性差的区域面积在1990—2000年间增加6.7%,2000—2015年间减少3.1%.土地覆被变化是水禽栖息地适宜性等级变化的最重要影响因素;人口和经济增长以及气候的变干、变暖使水禽栖息地适宜性降低;保护区的建立使水禽栖息地得到有效保护.     

密云水库水体营养状态分析

调研结果显示 ,密云水库的营养特征为浮游藻类响应型。浮游藻类的群落结构是绿藻 (Chlorophyta)—硅藻(Bacillariophyta)型。库区水体TN 0 86mg/L ,TP 0 .0 2 2mg/L ,浮游藻类的细胞密度 4 0 5 2 3× 10 4/L。 4项指标 (Tr、TP、CODmn、chla)的TSIM 值 4 0 1— 4 9 6 ,水体为中营养。但TN、TP和浮游藻类细胞密度增长较快 ,水体向富营养发展的趋势明显。主要制约因素是面源、点源和内源对水体的污染。北京市水资源紧缺 ,密云水库是主要饮用水源地。保护流域生态环境 ,治理污染 ,涵养水源 ,实现水资源的可持续利用已很迫切