中国陆地表层基础数据集成与基于证据理论的土地覆盖类型制图
文献类型：学位论文
| 作者 | 冉有华 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2008-11-20 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 李新 |
| 关键词 | 遥感 土地覆盖 数据集成 精度评价 数据融合 Geodatabase |
| 其他题名 | Integration of Land Surface Data and Mapping of Land Cover Types over China based on the Evidence Reasoning |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 中文摘要 | 地球表层系统科学是可持续发展的科学基础，而且最活跃、与人类关系最密切。陆地表层过程的研究对于更好地认识气候的演变规律、陆地-大气水热交换、人类活动对气候和环境的影响等具有重要意义。在国际上一些大型研究计划如地圈－生物圈计划（IGBP）、全球能水循环实验（GEWEX）等计划的推动下，陆地表层过程模型研究取得了重要进展，我国在自主模型的研发，模型的引进、改造和模拟等方面做了大量的工作，模型所需要数据精度的提高已经成为制约陆地表层过程模拟的关键因素。 模型所需要数据的缺乏是目前陆地表层过程模拟最关注的问题之一，其中土地覆盖类型、土壤数据（土壤质地等）和地形等数据在我国特别缺乏。尽管国际上有多种被广为使用的土地覆盖数据集，但它们在中国区域的适应性和精度都没有得到过系统的评价；另一方面，我国经过长期的积累，建成了中国土地利用数据库、编制了中国植被图、中国土壤类型图等包含了大量珍贵的实地调查信息，这些数据精度都比较高，但不能直接被陆面过程模型所使用。新一代地理空间数据模型的发展和信息融合技术为我们实现对这些基础数据的集成、挖掘和融合提供了有效的技术手段。本文着眼于中国陆地表层科学基础数据的有效管理，针对土地覆盖类型数据，在对现存可用于陆面过程模型的土地覆盖数据精度评价的基础上，应用多源信息融合技术开展新的土地覆盖分类制图，产生能用于陆面过程模型的中国区域更高精度的土地覆盖类型数据。其工作的主要内容包括：①了解当前中国陆面过程模型基础数据的现状，理解各种基础数据在陆地表层过程研究中的意义，尽可能完整的收集、整理、规范化陆面过程模型所需要的地表特征数据。基于Geodatabase进行数据库的设计，完成数据的集成，实现数据的有效管理；②评价当前常用的几种土地覆盖数据产品的精度，理解引入新的方法进行中国土地覆盖制图的必要性及可用的数据资源；③对D-S证据理论进行探讨的基础上，融合中国1：100万植被图、1：10万土地利用图、1：100万湿地图、冰川图和MODIS土地覆盖数据产品，制备了新的精度更高的、分类系统更通用的2000年中国1 km土地覆盖分类图，并对融合结果进行初步验证。 1、基于Geodatabase的中国陆地表层基础数据集成设计与实现 理解陆地表层基础数据也就是地表特征数据在陆地表层过程研究中的重要意义，基于新一代空间数据模型Geodatabase对这些数据进行存储和管理。Geodatabase是基于面向对象技术的新一代空间数据模型的代表，首先我们介绍了Geodatabase相关的概念及其特点，对所要集成的陆地表层基础数据进行了框架设计，包括数据集成的内容、数据的组织框架、各数据的属性规则、建立子类等进行设计。中国陆地表层基础数据集成是面向中国区域尺度上陆面过程研究中极度缺乏的适合陆面过程模型使用的高精度的土地覆盖类型和其它数据。因此，数据集成的内容主要包含了国际上常用的四种全球土地覆盖数据中国子集（IGBPDISCover、马里兰大学、GLC2000和MOD12Q1）、中国植被图和中国土地利用数据及中国土壤类型数据。另外还包括基础地理背景数据，地形数据，湿地、湖泊和冰川数据。在Geodatabase中，地理数据被组织成数据对象的层次结构。陆地表层基础数据库在逻辑上通过3个包来完成对各要素的组织，其中基础地理信息数据集包（BGeoInfo）和陆地表层基础数据集包（LandSurfaceInfo）为矢量数据集，分别组织存储基础地理信息数据和土壤、植被、冰川、湿地等数据；一个栅格数据集（Raster）包用来组织DEM和栅格形式的全球土地覆盖数据中国子集。通过使用UML和CASE工具来设计和建立Geodatabase，定义子类对要素（或对象）类的再进一步分类，以提高数据检索的效率。在此基础上完成了数据库的建立，实现了数据的规范化存储和管理。 2、四种流行的土地覆盖数据评价 介绍了目前常用的四种土地覆盖类型数据产品，包括IGBP－DIS土地覆盖数据产品、马里兰大学（UMD）土地覆盖类型产品、欧洲全球土地覆盖制图项目数据产品（GLC2000）和MODIS土地覆盖数据产品。基于一个新的分类系统（森林、灌木草地、农田、裸地、城市、湿地和水体），以中国1：10万土地利用数据为参考数据，从类型面积一致性、空间一致性两方面对四个全球土地覆盖数据集在中国区域的分类精度进行了评价，包括美国地质调查局为国际地圈-生物圈计划的全球土地覆盖数据集（IGBPDISCover）；美国马里兰大学的全球土地覆盖数据集（UMd）；欧盟联合研究中心（JRC）空间应用研究所（SAI）的2000年全球土地覆盖数据产品（GLC2000）；MODIS 2001年的土地覆盖数据产品（MOD12Q1）。并对四种土地覆盖产品误差的空间和类型分布进行了分析。结果表明，在四种土地覆盖分类产品中，GLC2000和MODIS土地覆盖数据有更高的整体分类精度，IGBP数据的整体分类精度次之，但是三种数据在局部都存在明显的分类错误；UMd的分类精度整体最低。通过对四种数据分类精度的空间和类型分布规律的分析，我们认为四种数据都不能很好的满足陆地表层过程模拟的需要。 3、基于多源数据融合方法的中国土地覆盖制图 在集成研究兴起和多种数据并存的背景下，利用多源信息融合技术进行大尺度土地覆盖制图具有重要的现实意义。证据理论清楚的表达了由于不确定和不完全信息所带来的对命题认识的“无知”，能够确定相应的假设在我们目前的认知和知识状态下的确定程度、不确定程度和“无知”程度，是多源数据决策融合的重要方法。本文在介绍了证据理论的基本概念和融合方法的基础上，基于证据理论，将2000年中国1：10万土地利用数据、中国植被图集（1：100万）的植被型分类、中国1：10万冰川图、中国1：100万沼泽湿地图和MODIS 2001年土地覆盖产品（MOD12Q1）进行了融合，最终基于最大信任度原则进行决策，产生了新的IGBP分类系统的2000年中国土地覆盖数据，并开展了结果的初步验证，结果表明，新的土地覆盖数据在保持了中国土地利用数据的总体精度的同时，补充了中国植被图中对植被类型及植被季相的信息，更新的中国湿地图、中国冰川图信息，分类系统更加通用。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 102 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21863]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 冉有华. 中国陆地表层基础数据集成与基于证据理论的土地覆盖类型制图[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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