光学遥感影像在土地分类中的应用
2020-12-01黄嘉艇
张 妍,徐 欢,黄嘉艇
(宿迁学院 建筑工程学院,江苏 宿迁 223800)
0 前 言
随着我国城市化建设进程的不断加快,城镇土地利用类型也在短时间之内发生了一些巨大变化。土地综合利用的情况变化不仅直接反映了我国过去一个时期地区的经济发展总体情况,而且可以直接预测未来的发展趋势,因此,及时准确掌握当前土地综合利用情况变化相关信息就显得尤为重要。遥感技术以其检测速度高、精度高、周期短等技术特点在我国土地分类中一直占有明显技术优势。本文以江苏省宿迁市为实例,介绍遥感影像监督分类方法中的最大似然法以及最小距离法的应用并对其结果进行分析。
1 研究方法
1.1 技术路线(见图1)
图1 技术路线图
1.2 研究区概况及数据源
研究区选自江苏省宿迁市,地处北纬33.96°,东经118.30°。北与江苏省徐州市、连云港市接壤;西与安徽省宿州市、蚌埠市区相连;南与滁州比邻;东与淮安蚌埠相接。总面积8 555 km2,研究地区分为居民区、商业办公用地、工业区、农业区等。而且在该研究所在区域内公路、铁路交通并存。水资源也比较丰富,既有条状水体分布的几条河流,也夹带有一些块状的河流,故笔者选此区域作为本文研究区。数据主要来源有在地理信息空间数据云平台免费下载的2017年landsat8影像数据、来源于相关民政部门最新发布的宿迁市城市行政区划地理图、区域内土地开发利用情况现状、宿迁市城市道路公共交通图等。
2 土地利用遥感影像分类体系
2.1 确定分类体系
根据第三次土地调查分类工作标准,结合实际研究区内土地综合利用实际开展情况,通过对影像的解译本研究土地取得后综合利用主要土地类型包括耕地、林地、河流、住宅用地、交通运输用地五种用地类型。
2.2 分类方法
此次在研究区中采用目视解译结合监督分类的方法对土地类型进行分类,借助人的相关知识和实践经验以及对研究区现有土地综合利用后的状况等对研究区进行训练样本选择。通过使用最大似然法和最小距离法分别进行土地分类,对现有遥感图像数据进行空间信息分析提取。最后,对本次分类结果分析评定,得出精度较高的一种分类方法。
3 遥感影像预处理及解译
3.1 确定分类体系
选用4、3、2波段组合配以红、绿、蓝生成彩色图像。同时,配合5、4、3波段图像配以红、绿、蓝三种不同颜色技术合成后的影像,可辅助遥感图像的判断解读。图2~3分别是4、3、2波段及5、4、3波段的波段组合。
图2 4、3、2波段
图3 5、4、3波段
3.2 遥感影像镶嵌及裁剪
本次试验需获取两幅遥感影像才可以将研究区全部覆盖,因而需要下载两幅影像并对其进行镶嵌。镶嵌后的影像会覆盖研究区以外的区域,因此,需进行影像裁剪。利用ARCGIS在我国地图中找到研究区生成shapefile文件,按此文件将镶嵌后的栅格影像进行裁剪。接着进行栅格数据裁剪。图4~5分别是镶嵌后和裁剪后的部分影像。
图4 镶嵌后影像
图5 裁剪后部分影像
3.3 遥感影像增强处理
通过图像增强等技术处理优化遥感影像,降低多信号波段遥感图像的模糊度,解决方法之一是通过缨帽变换进行图像光谱增强图像处理,突出植被遥感图像局部特征,优化遥感图像上的显示视觉效果。图6~7分别显示是增强前后的两幅部分影像。
图6 增强前部分影像
图7增强后部分影像
4 影像分类方法
参照1 ∶10万的地形图、调差研究区土地综合利用发展现状情况图,数据分析依据综合典型性、全面性、均衡性以及单纯性的四个原则来选取训练样本。然后采用最大似然距法和最小距离法对影像数据进行监督分类。
4.1 最大似然分类法
基于ENVI5.3平台监督分类中的最大似然法,选取近红外波段、红外波段和绿波段进行波段组合,基于执行目视解译,选择训练样区并执行最大似然分类法,分类后总体精度为99.501 2%,Kappa系数为0.980 8。
4.2 最小距离分类法
最小距离分类法利用训练样本数据分析计算出每一类的均值向量和标准差向量,以均值向量作为特征空间的中心位置,计算每个像元到各类特征空间中心节点的距离,选择该像元就被归类到距离最小的那一类,分类后总体精度为95.265 0%,Kappa系数为0.814 4。
4.3 分类结果比较
对图像进行图斑合并以及生成混淆矩阵得出各类土地类型分类精度。如最大似然分类法中耕地分类精度为94.67%,但最小距离分类法耕地精度只46.31%,Kappa系数也是最大似然分类法的0.980 8,大于最小距离分类法的0.814 4。
由分析可知,最大似然分类法相比于最小距离分类法具有较高的分类精度、漏分误差和错分差误差较低、工作时间相对较短等优点;最小距离法因为易于受到相近地物光谱信息的干扰,容易被划分到相近物理地物的类别中,因而漏分误差和错分误差相对较高,但其分类算法相对简单,速度相对较快。
5 结 果
本文选用监督分类常用的最大似然分类法以及最小距离分类法,将目前研究重点区域的土地类型细分为5类,通过对分类结果进行分析比较,得出了两种分类方法的优劣。从而得出更适用于该研究区域的土地分类方法,为该区域的土地分类和土地规划提供了更加详细且精准的资料。
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