基于时序NDVI 的土地覆被变化检测方法研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 郭建坤 |
| 答辩日期 | 2005-05 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 刘纪远 |
| 关键词 | 土地覆被 变化检测 NDVI 时间序列 特征提取 Fourier分析 决策树 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 土地覆被变化信息是全球变化研究的重要基础，也是资源可持续利用中决策、 管理和监控的重要依据。利用遥感技术进行土地覆被变化检测是获取土地覆被变化信息最经济、快捷、有效的途径。基于遥感的土地覆被变化检测方法研究，一直受 到高度重视。本文以 SPOT VEGETATION（VGT）影像为数据基础，研究了基于 高时间分辨率影像时序 NDVI 的土地覆被变化检测方法。针对高时间分辨率影像时序NDVI的建立、特征提取与选择、基于特征参数的 变化检测算法以及变化类型确定等问题，本文综合运用了遥感、地理信息系统、数 字信号处理、图像分析、模式识别、人工智能以及数理统计等多学科知识，从理论、方法和试验等多方面进行了定性与定量相结合的研究，最后利用研究成果对黄淮海 农业区1999至2003年的作物熟制变化进行了检测。 本文创新性研究成果及主要结论如下： (1) 提出了 SPOT VGT 时序 NDVI 数据的综合去噪音方法 针对 SPOT VGT 时序 NDVI 数据，提出了基于状态图和改进的 BISE 算法的综合去噪音方法，对试验数据处理的结果证实了此方法的有效性。 (2) 提出了基于时序 NDVI 频域特征参数的土地覆被变化检测的新思路 针对利用时序 NDVI 进行土地覆被变化检测存在的问题，本文提出了基于时序NDVI特征参数的土地覆被变化检测的思路，并围绕时序 NDVI 特征参数的提取与选择问题进行了一系列理论分析和试验研究。首先提出了用于土地覆被变化检测的 时序NDVI特征提取的原则，指出了基于离散傅立叶变换的频域特征参数，与基于简单运算得到的物候参数和基于主成分变换的特征参数相比，能够更为客观真实地反映土地覆被的变化，同时抑制各种噪音的影响，压缩了数据量，因此更适用于基 于时序 NDVI 的土地覆被变化检测;利用全年10天合成的SPOT VGT 时序 NDVI数据，以几种典型土地覆被类型为例，对各频率分量的物理意义、信息含量、对原始曲线的拟合程度以及类别可分性等进行综合分析后，指出利用前四个低频分量的幅度和相位作为频域特征参数可以较好地拟合原始曲线、去除噪音，并使数据量减少近80%，同时具有较好的类别可分性;利用最大似然法进行基于频域特征参数和基于原始数据的土地覆被分类试验结果表明，利用时序 NDVI 频域特征参数能够获 得更高的分类精度。 (3) 提出了基于时序 NDVI 频域特征参数的变化检测算法——频域特征分析法 在对时序 NDVI 频域特征参数深入研究的基础上，提出了一种基于时序NDVI的土地覆被变化检测的新算法——频域特征分析法。在这一算法中，利用两期时序NDVI前几个低频分量幅度参数的欧氏距离作为变化检测指标反映土地覆被变化强度，利用其差值影像反映土地覆被的变化类型。以三个地区作为实例进行土地覆被变化检测的结果证实了频域特征分析法的有效性和可靠性。比较试验研究的结果表明，频率特征分析分别与变化矢量分析、主成分分析和分类后比较等三种算法相比，能够更好地突出土地覆被的变化、抑制物候和噪音的影响，提高了变化检测的精度， 特别是针对大范围的土地覆被变化检测，频率特征分析算法更具优势。 (4) 采用了决策树方法进行基于时序 NDVI 的土地覆被变化类型信息的提取 在深入分析决策树方法的理论、方法与关键技术的基础上，指出利用决策树方 法和时序 NDVI 提取土地覆被变化类型信息的关键问题是输入属性的选择。通过试 验研究和对比分析，提出以两期时序 NDVI 的频域特征影像和变化强度影像作为输 入属性进行决策树学习和分类能够获得较好效果。另外，在决策树方法中结合使用Boosting 技术可以进一步提高变化类型确定的精度，迭代次数在 8~11 次较好。试 验结果表明，采用决策树方法提取土地覆被变化类型信息的总精度与最大似然法相比有了明显提高。 (5) 对黄淮海农业区 1999-2003 年耕地的熟制变化进行了检测 利用 1999 年和 2003 年 SPOT VGT 时序 NDVI 影像，采用频域特征分析和决 策树相结合的方法，对黄淮海农业区作物熟制进行变化检测的结果表明，1999至2003年这一地区的熟制变化较大，主要表现为由 1999 年的一年两熟（夏秋两季作物）变成2003年一年一熟（秋季作物），变化区域主要集中在河北东南部和山东的北部地区。通过对检测结果的评估，进一步验证了本文提出的检测方法的有效性。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-12 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/4848]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭建坤. 基于时序NDVI 的土地覆被变化检测方法研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院研究生院. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。