土地利用/土地覆盖遥感变化检测方法探讨

王玉真

摘要：土地利用，土地覆盖变化检测是资源环境研究中的一个重要方面，准确、及时的变化信息为人类资源环境的生产和管理提供了决策支持。遥感技术具有实时、快速、覆盖范围广、多光谱、周期性等特点，给土地利用，土地覆盖变化检测提供了强有力的技术支持。现存在很多遥感变化检测方法，各有其优缺点，因此需结合实际需要，选取较为适合的土地利用／土地覆盖变化检测方法。

关键词：土地利用／土地覆盖变化检测遥感

0引言

土地利用变化检测是遥感技术的主要应用领域之一。遥感土地利用变化检测利用同一地区两幅经过严格的几何校正的不同时相的遥感影像，进行叠加分析，通过变化检测算法检测变化区域。土地利用／土地覆盖及其变化，在诸如环境、森林、水文、农业、地理、生态等方面的研究中是一个关键因素。土地利用／土地覆盖变化，以及由其带来的相应变化对人类环境和生态过程有着直接的影响，自然资源的管理和相关决策也依赖于此。随着世界人口的迅速增长，人类在越来越快地破坏着自然资源、生态系统和环境。其结果是，人类面临严重的森林退化、荒漠化、土壤流失、土地减产和生物多样性消失。由此可见。土地利用／土地覆盖的变化检测的，必要性越来越凸现出来。由于遥感对地观测具有实时、快速、覆盖范围广、多光谱、周期性等特点，数十年来，科学家已经发展了不同的遥感变化检测方法，大致可归纳为分类前比较法和分类后比较法。这些方法有各自的特点，同时也存在各自的不足。

1土地利用，土地覆盖检测方法

变化检测方法较多，分别适合不同目的和不同精度要求，主要方法有：

1.1图像差值法这种方法是将时间t1，t2获取的两幅影像进行严格配准，然后逐像素相减，从而得到一幅结果影像以表示在这两个时间当中所发生的变化，通过对差值分析设定合适的阈值即可得到地表变化的结果。这种方法的主要特点是简单、直接、便于解释结果，不足之处在于不能提供地物变化的信息。

1.2图像比值法图像比值法是指将多时相遥感图像按波段逐个像元相除，那么未发生变化的像元其比值接近1，发生变化的像元则偏差较大，根据比值设定阈值便可得到变化的区域。图像比值法需要对多时相图像进行某种标准化或辐射校正。作为一种变化检测方法，比值法在一定程度上能减少影像间太阳高度角、阴影和地形不同造成的影响。

1.3图像回归法此方法假定时相t，是时相t2的线性函数，通过最小方差回归法可以做出之间的回归方程(x是波段k，i行，j列的像素值)有关的线性函数，而那些两个日期之间发生了变化的像素将会与确定函数的预测值有显著的差异。通过相减实际值和预测值，再使用阈值，就可实现变化检测。这种方法减少了大气状况和太阳高度角的不同带来的不利影响。

1.4主成分分析法该方法是对多时相数据按一般主成分分析研究或标准主成分分析的方法进行线性变换，得到反应各种变化的分量，这些分量互不相关，而且按其强度及影响范围顺序排列。通过对进行主成分变化的变化分量进行分析就可以总结变化规律，揭示变化原因。这种方法减少了波段之间的数据冗余，强调了衍生成分的不同信息。但是这种方法不能提供一个完全的类别变化信息矩阵且需要阈值确认变化的区域。

1.5变化矢量分析法变化向量分析法(Change Vector Analy-sis，CVA)是在相对辐射归一化校正的基础上进行的。光谱向量变化分析是一种特征向量空间变化检测方法。变化向量法描述从第一时间到第二时间的光谱变化的方向和数量。每个像元可生成一个具有变化方向和变化强度(大小)两个特征的变化向量。变化向量的分析结果可输出变化强度I向量强度)和变化方向码两幅图像。变化强度通过确定n维空间中两个数据点之间的欧氏距离求得(n为选用的波段数)。变化方向反映了该点在每个波段的变化是正向还是负向，根据变化向量的方向和角度来确定。每个像元的变化方向有2n种模式。

1.6分类后比较方法首先是将不同时相的图像各自进行分类，然后对分类后的图像进行叠加分析，得到变化监测的结果。将不同时相图像的所有波段混在一起进行分类，分类的结果可以反映出变化类型。这种变化检测的方法较为明显，需要比较独立生成的分类图像，通过对两个时相的分类结果进行适当编码，分析人员能够生成一个变化图来反映完全的变化矩阵。这种方法可以避免对不同时相数据的精确配准问题。总之，现有的遥感变化检测的方法较多，这些方法分别适用于不同的实际需求，根据实际情况选择合适的方法可以达到较好的检测结果。

2土地利用，土地覆盖变化检测技术发展现状与趋势

土地利用／土地覆盖变化检测主要是利用对地观测卫星在较短的时间间隔内能重复连续获取地物的覆盖信息的特点，从不同时期的遥感数据及其他相关数据中分析确定土地覆盖与利用发生变化的定性和定量信息。土地利用／土地覆盖变化检测的研究起源于上世纪80年代，在20世纪90年代得到了迅猛的发展“。遥感变化检测的发展与遥感数据质量的提高、计算机图像处理水平的提高以及模式识别等领域有着密切的联系。遥感变化检测有着广泛的应用领域和很高的应用价值，可以为相关的决策部门提供重要的依据。总的来说，遥感变化检测技术呈现以下几种趋势：①发展高空间分辨率和光谱分辨率的遥感传感器，提高遥感影像分辨率，改进遥感变化检测的数据源；②提高计算机图像处理技术水平和分析解译水平，提高变化检测的可靠性和准确性；③综合利用各种相关数据，如航片、土地利用专题图等”a，提高检测结果的实用性和有效性；④综合利用多种遥感变化检测方法，提高遥感变化检测精度，每种方法都不可能适用于所有的情况，将多种变化检测方法结合起来不失为一种有效可行的手段。

3结论与展望

土地利用／土地覆盖遥感变化检测是遥感技术、地球信息科学和数字图像处理技术等学科技术的交叉点，遥感数据获取技术、遥感信息处理技术、土地利用，土地覆盖研究三者相互促进。人类社会的加速发展同时也在加速改变着自然环境和生态系统，这就要求土地利用／土地覆盖遥感变化检测的精度与效率必须得到相应的发展；土地利用／土地覆盖遥感变化检测精度与效率的提高则需要多源、多分辨率的遥感数据和与之相适应的变化检测方法。另一方面，其他学科变化检测方法的引入也促进了土地利用／土地覆盖研究。