报告基于Landsat影像的黄丰桥林场森林变化检测研究.DOCVIP

基于Landsat影像的黄丰桥林场森林变化检测研究 中南林业科技大学 杨政宇，罗號 （中南林业科技大学 林学院 2013级林学专业，湖南 长沙 410004作者简介：杨政宇 作者简介：杨政宇（1995 -），男，湖南长沙人，2013级林学专业3班学生。 孙华 副教授 摘 要：论文以攸县黄丰桥林场为研究区，选择2001，2009和2013年3期Landsat影像，应用影像代数变化检测、掩膜处理变化检测、写功能存储插入法变化检测和分类后比较变化检测4种算法开展森林变化检测对比研究。结果表明：分类后比较变化检测在总体精度上有较明显的优越性，其2013年与2009年及2009年与2001年总体精度均为96.67％；其次是写功能存储插入法变化检测，其2013年与2009年及2009年与2001年总体精度分别为95.67％和94％；紧接着是掩膜处理变化检测，其2013年与2009年及2009年与2001年总体精度分别为95.67％和93.67％；效果最差的是影像代数变化检测方法，其2013年与2009年及2009年与2001年总体精度分别为94.33％和93.33％。通过对上述4种方法优缺点及精度的综合分析，得出分类后比较变化检测算法是最适合黄丰桥林场的变化检测方法。 关键词：遥感变化检测；影像代数；掩膜处理；写功能存储插入法；分类后处理 森林变化检测，即从不同时期的遥感数据中定量分析和确定森林变化的特征和过程。以往森林资源调查主要采用人工调查的方式进行，通过人工调查得到两次森林资源的数据从而分析变化的区域。但这种方法存在一定的缺陷，即浪费人力物力和调查周期长两方面。遥感技术的出现弥补了人工调查存在的问题，通过对多期遥感影像进行变化检测研究即可得到变化的区域，该方法的出现为森林变化检测提供了新的途径。 现有遥感变化检测算法表现形式多样，大致可以归纳为以下三种类型：基于像素的变化检测方法[1]、基于对象的变化检测方法[2]及基于特征的变化检测方法[3-4]。基于像素的变化检测方法是比较单个像素的光谱特征，该方法能较好的达到数字化检测变化的目的，但不能充分利用邻近像素的空间和上下文的关系，并且还有较大的椒盐噪声干扰。基于对象的变化检测方法是以对象为基本单位提取出基于对象的特征，与基于像素的变化检测方法相比弥补了其缺点，体现在综合利用了相邻像素间的空间，并且对于空间信息丰富，地物目标清楚的高分影像具有较好的应用前景。基于特征的变化检测方法是从影像中提取特征信息的，在进行变化检测过程中较为稳健。 为探究4种变化检测方法中最适合森林变化检测的方法，论文以湖南省株洲市攸县黄丰桥林场为研究区，以2001，2009和2013年3期Landsat遥感影像为数据源，比较了4种变化检测方法的精度及优缺点。论文的研究成果对于森林变化检测算法的选择及森林变化检测的进一步研究具有借鉴意义。 一 研究区概况 黄丰桥林场位于攸县东部，东经113°04′到113°43′，北纬27°06′到27°4′。全场地貌为中低山为主，最高海拔1270m，最低海拔115m，坡度一般在20°到35°之间。带林场地处中亚热带季风湿润气候区，年平均气温17.8℃，年平均降水量为1410.8mm。林场覆盖率90.57％，全林场土地面积101134.7公顷，活立木蓄积879186m3，竹林面积423.1公顷。 二 材料与方法 研究所涉及的3期遥感影像数据均从美国地质调查局( USGS )官方网站下载，成像时间分别为2001年9月6日、2009年10月24日及2013年6月13日。论文从现有变化检测中选择出较适合森林变化检测的4种方法进行变化检测研究，4种方法分别为影像代数变化检测、掩膜处理变化检测、写功能存储插入法变化检测及分类后比较变化检测。遥感影像分析森林变化检测的主要步骤如下：（1）遥感影像预处理：辐射定标[5]、大气校正[6]、图像配准[7]及图像裁剪等；（2）分别用影像代数变化检测、掩膜处理变化检测、写功能存储插入法变化检测及分类后比较变化检测等变化检测方法对遥感影像数据进行变化检测，得到变化结果图；（3）利用相同的精度评价样本对各方法得到的变化结果图进行精度验证，分析不同变化检测算法针对森林变化检测适用性及有效性；（4）综合分析各方法的精度及优劣性确定最适合森林变化检测的方法。其中影像代数变化检测[8-9]是对要进行变化检测的两期影像进行归一化植被指数（NDVI）[10-12]计算，接着对归一化植被指数计算后的图像进行差值运算，最后通过最佳阈值设定提取变化检测结果。要进行掩膜处理变化检测[13]首要任务是掩膜文件的制作，遮挡可能对森林变化检测产生干扰的地类，之后的步骤同影像代数变化检测方法。写功能存储插入法变化检测需要对影像数据进行缨帽变换计算，接着将不同年份的Land