Integrating multisource RS data and GIS techniques to assist the evaluation of resource-environment carrying capacity in karst mountainous area

The karst mountainous area is an ecologically fragile region with prominent humanland contradictions. The resource-environment carrying capacity(RECC) of this region needs to be further clarified. The development of remote sensing(RS) and geographic information system(GIS) provides data sources and processing platform for RECC monitoring. This study analyzed and established the evaluation index system of RECC by considering particularity in the karst mountainous area of Southwest China; processed multisource RS data(Sentinel-2, Aster-DEM and Landsat-8) to extract the spatial distributions of nine key indexes by GIS techniques(information classification, overlay analysis and raster calculation); proposed the methods of index integration and fuzzy comprehensive evaluation of the RECC by GIS; and took a typical area, Guangnan County in Yunnan Province of China, as an experimental area to explore the effectiveness of the indexes and methods. The results showed that:(1) The important indexes affecting the RECC of karst mountainous area are water resources, tourism resources, position resources, geographical environment and soil erosion environment.(2) Data on cultivated land, construction land, minerals, transportation, water conservancy, ecosystem services, topography, soil erosion and rocky desertification can be obtained from RS data. GIS techniques integrate the information into the RECC results. The data extraction and processing methods are feasible on evaluating RECC.(3) The RECC of Guangnan County was in the mid-carrying level in 2018. The midcarrying and low-carrying levels were the main types, accounting for more than 80.00% of the total study area. The areas with high carrying capacity were mainly distributed in the northern regions of the northwest-southeast line of the county, and other areas have a low carrying capacity comparatively. The coordination between regional resource-environment status and socioeconomic development is the key to improve RECC. This study explores the evaluation index system of RECC in karst mountainous area and the application of multisource RS data and GIS techniques in the comprehensive evaluation. The methods can be applied in related fields to provide suggestions for data/information extraction and integration, and sustainable development.     

土地利用变更的遥感应用分析

发现变化区域和变更类型是土地利用变更信息提取的主要任务,随着遥感技术的发展,土地利用变化信息提取的方法趋向于结合高分辨率的卫星影像和现有的影像处理方法来产生变化信息模板。本文全面总结分析了土地利用变更信息获取的技术和方法,并在此基础上进一步研究了基于RS和GIS技术的土地利用变更信息获取技术方法,以及高分辨率遥感影像在土地利用变更信息提取中的应用分析。     

SOME KEY ISSUES ON THE APPLICATION OF SATELLITE REMOTE SENSING TO MINING AREAS

In order to apply Satellite Remote Sensing(RS) to minig areas,some key issues should be solved,Based on an introduction to relative studying background,related key issues are propsed and analyzed oriented to the devel-opment of RS information science and demands of mining aress ,Band selection and combination optimization of Landsat TM is discussed firstly,and it proved that the combination of Band 3 ,Band 4 and Band 5 has the largest informaiton amount in all three-band combination schemes by both N-dimensional entropy method and Genetic Algorithm(GA) ,After that the filtering of Radarsat image is disccussed ,Different filtering methods are experimented and compared,and adaptive methods are more efficient than others,Finally the classification of Satellite RS image is studied,and some new methods including classification by improved BPNN (Back Propagation Neural Network) and classification based on GIS and knowledge anre propsed.     

基于数学形态学的高空间分辨率遥感影像几何特征提取

本文结合高空间分辨率遥感影像的特点,利用数学形态学方法,选取具有不同尺度和包含全部方向的结构元素,设计了全方位结构元素多级加权滤波去噪算法和多尺度全方位形态学边缘检测算法,用于高空间分辨率遥感影像的处理;并通过图像边界追踪生成栅格数据对象和矢量数据对象,据此建立了高空间分辨率遥感影像的几何特征提取模型。结果表明:全方位结构元素多级加权滤波去噪算法很好地抑制了图像中的噪声,并保留了图像细节;多尺度全方位形态学边缘检测算法很好地解决了噪声抑制和精细边缘提取的矛盾,检测出的图像边缘比基本的边缘检测算子清晰,而且抗噪性能强。提取的几何特征信息可以结合遥感图像的光谱、纹理、统计等特征用于遥感图像地物识别与分类,也可以在GIS、摄影测量、计算机视觉等领域和气象、农林、地理、海洋、水利、国土资源和环保等行业使用。     

土地利用信息的多元分析提取

由遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)获取、处理、分析空间信息,已成为研究资源环境的重要技术手段。在土地利用信息提取中,我们先后应用了传统目视解译方法、人机交互解译方法、计算机自动分类方法、多源信息复合分析等方法。本文在分析现有各种方法优缺点的基础上,提出了“综合自动分类方法”,并以北京市密云县为例,对土地利用信息进行了提取。分析表明:综合自动分类方法在分类结果的客观性、科学性、实用性等方面,具有一定的优势。     

高分辨率遥感影像特征分割及算法评价分析

图像分割一直是图像处理和计算机视觉领域中的一项关键技术。本文首先从遥感影像地学处理与应用的角度阐述了影像分割技术对于遥感信息提取和目标识别的重要性,然后提出了基于特征的高分辨率遥感影像信息提取技术框架,建立了一套基于特征的遥感影像分割方法及分类体系。同时,鉴于遥感影像分割方法评价的重要性, 阐述了一种高分辨率遥感影像分割方法评价的思路,并对几种典型的基于特征的遥感影像分割方法进行定性和定量的试验和评价,对其各自的性能和适用面进行对比分析。最后,指出了遥感影像特征分割方法所存在的问题及其发展趋势。     

DYNAMICAYOUT ADJUSTMENT AND NAVIGATION FOR ENTERPRISE GIS BASED ON OBJECT MARK RECOGNITION

In this paper a new method is developed to make a dynamic layout adjustemnt and navigation for enter-prise Geographic Information System(GIS) based on object mark recognition.The extraction of object mark images is based on some morphological structural patterns,which are described by morphological structural points,contour prolpety,and other geometrical data in a binary image of enterprise geographic information map.Some pre-processing methods,contour smooth following,linearization and extraction patterns of structural points,are introduced If any special object is selected to make a decision is a GIS map ,the all information around it will be obtained.That is ,we need to investigate similar object enterprises around selected region to analyse whether it is necessary for establishing the object enterprise at that place.To further navigate GIS map,we need to move from one region to another,Each time a region is formed and displayed based on the user‘s focus,If a focus point of a map is selected,in terms of extracted object mark image,a dynamic layout and navigation diagram is constructed.When the user changes the focus (I.e.click a node in the navigation mode),a new sub-diagram is formed by dropping old nodes and adding new nodes,The prototype system provides effective interfaces that support GIS image navigation,detailed local image/map viewing,and enterprise information browsing.     

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遥感影像专题图制作研究

遥感软件有强大的影像处理功能,地理信息软件有强大的矢量功能;由于遥感软件以国外进口软件为主,与国内常用的地理信息基础不适应。通过对遥感影像专题图的制作的研究,有效地解决了遥感软件和国产地理信息软件不匹配的问题,为各类遥感专题图制作提供了有效的技术方法。     

土地资源的动态监测和动态模拟研究

本文结合国家“九五”攻关项目 ,介绍了有关利用 3S技术进行县级土地资源动态监测的最新研究成果 ;将细胞自动机 (Cellular Automaton,CA )与 GIS系统集成 ,构建了基于 CA的土地利用演化模型.     

多时相耕地覆盖提取和变化分析：一种结合遥感和空间统计的时空上下文方法

基于多时相影像的耕地提取和变化分析是有效管理和保护耕地资源的重要手段。然而就多时相耕地的分类提取而言,现有方法对于多时相影像中地物的时空特征表达和时空上下文关系建模存在着局限性,导致耕地的提取精度不佳;其次,对于耕地的变化分析,现有方法往往只关注基于行政单元的耕地面积统计变化,而对耕地变化在空间上的相关性分布特点考虑较少。因此,本文首先提出了一种时空上下文分类方法,综合表达和利用多时相影像中地物的光谱、纹理和空间等特征,建模时空维度上地物间在特征和语义上的上下文关系,来提高耕地覆盖分类的精度;其次,基于耕地覆盖的提取结果,在规则格网和行政区划单元上,采用GIS空间统计方法分析耕地变化的空间相关性特点;最后,以北京市顺义区为例,以2015—2019年的多时相Sentinel-2影像为数据源对本文方法进行验证。结果表明,与常见的2种多时相影像分类方法相比,本文方法在多时相耕地分类上精度最高,平均用户精度和制图精度分别达到91.21%和90.53%,所有类别的总体精度为90.79%。这表明本文方法能精确提取多时相耕地覆盖信息。通过对耕地变化的空间分布特点进行分析,发现2015—2019年顺义区耕地变化存在区域聚集现象,主要呈现为集中减少特点,其中赵全营镇、高丽营镇、木林镇和杨镇地区耕地的聚集性减少较为明显,说明这些地区的耕地侵占和减少问题比较严重。     

鄱阳湖地区土地覆盖空间分布格局与景观特征分析

 鄱阳湖是我国第一大淡水湖,具有洪水调蓄、水源涵养等重要生态服务功能。掌握鄱阳湖地区土地覆盖的空间分布格局和规律,对于评价其环境保护和生态服务功能具有重要作用。本文利用环境卫星影像、2005年鄱阳湖地区土地覆盖数据,经遥感解译分析获取了鄱阳湖地区2010年土地覆盖现状数据及其空间分布格局图。研究表明:(1)采用2010年的环境星影像结合2005年土地覆盖数据,人工目视解译得到的2010年土地覆盖数据的精度为80.4%。(2)景观生态学、GIS及统计学的思想和方法可以为土地覆盖空间特征的定量分析提供技术支持。文中采用的斑块面积指数、斑块形状指数、不同土地覆盖类型的邻接指数,从不同角度反映了鄱阳湖地区土地覆盖的空间分布格局及景观特征。(3)景观指数能定量说明土地覆盖景观的形状、大小、数量和空间组合,能反映景观的生态环境特点、人类活动及社会经济状况。面积特征指数显示研究区农村聚落的离散度及破碎度最高;斑块形状指数反映出研究区水体形状趋于规则化,其受到人类的"围湖造田,围湖造地"及防洪工程建设的干扰。(4)不同土地覆盖类型的邻接指数能定量说明相邻类型在物质交换、结构与功能的相互影响及土地资源形成机制、演替过程等。水田与常绿阔叶林的邻接关系反映了人类"毁林开荒"活动对林地与水田演替关系的影响;水田与农村聚落的邻接关系,表明研究区耕地保护的重点是城镇及农村周边耕地的保护;城镇建设用地的邻接关系表明了人类生活所需的生活条件,为"移民建镇"工程提供了科学依据。分析认为:鄱阳湖地区是以耕地为主的农业区,并且有丰富的水资源及森林资源,但今后要重视农村土地的集约化利用、水资源保护、耕地资源保护和自然资源的合理开发利用。     

基于RS/GIS的东营市土地利用及景观格局变化研究

该研究利用遥感技术（RS）和地理信息技术（GIS）结合景观生态学理论和方法,以东营市1992年、2000年及2010年TM遥感影像为基础,分析了东营市近20年间的土地利用及景观格局变化。经对比分析发现,东营市土地利用年动态变化在2000—2010年间较为显著,景观水平的变化趋势表现为优势度、稳定性增加而多样性、均匀性遭到破坏。     

结合影像分区与尺度估计的耕地提取方法研究

尺度效应的存在使得不同地物的空间及属性尺度存在差异,不存在适合于影像中所有地物的唯一尺度。但通过影像分区,然后针对不同区域设置最优分割参数,可以有效地提高影像整体的分割精度。耕地地块分割中,对分割边界的要求较高,需要保证地块边界清晰连续,鉴于此,本文提出了一种结合影像分区及尺度估计的耕地地块提取方法。本文利用不同地物的温度反演影像来实现区域划分,根据温度数据将影像划分为不同地物类型、作物类型或作物长势不同的多个区域。接下来,分别对不同的区域影像进行分割,由于不同类型地物的固有空间空间尺度不同,所以不同区域影像的最佳分割参数也随之不同。空间统计的平均局部方差法可以用来预估各区域影像的分割参数,与分割参数优选的方法相比,该方法可快速准确定位,且效率较高。因此本文利用该方法进行参数估计,采用边缘约束分水岭分割算法进行耕地地块分割。此外,本文对现有影像分割评价指标进行了改进。实验结果显示,本文提出的耕地地块提取方法可针对影像的不同区域,快速准确地设置分割参数,且与其他分割方法相比,地块边界更清晰连续、多边界问题得到了极大改善。     

基于NDSI和NDISI指数的SPOT-5影像裸土信息提取

遥感裸土识别制图为水土流失治理工作提供了科学依据。本文以SPOT-5影像为实验数据,提出一种以土壤指数NDSI和不透水面指数NDISI提取裸土的方法。通过热红外波段的亚像元分解技术,将同期120 m分辨率的TM 6波段细化为10 m分辨率的地表温度影像,为SPOT-5影像计算NDISI不透水面指数增加了必要的热红外波段。在此基础上,构建双重指数模型,获得10 m分辨率的裸土数据。研究表明,双重指数模型可较好地解决裸土提取中建筑用地与裸土相混淆的问题,提取裸土的总精度可达95.4%。通过比较10 m的SPOT-5和30 m的TM影像的裸土提取结果,发现影像分辨率的提升可使裸土信息提取结果更加准确、精细。因此,本文为更高分辨率裸土识别制图,提供了一种有效的方法。     

广州-佛山都市区城乡聚落时空演变

分析了广州 -佛山都市区城乡聚落时空演变的区域历史背景。利用地形图与卫星遥感影像数据 ,采用定性与定量相结合的数据挖掘方法 ,在空间信息技术的支持下 ,探讨了广州 -佛山都市区城乡聚落近一个世纪的时空演变规律 ;初步总结出聚落演变时空信息图谱的双核心、生命节律、跳跃 -填充 (Jum p- Fill)、TOD模式等特征 ,并进一步研究了其方向与应用前景。     

土地利用动态监测的LFF图像融合改进应用

遥感是快速获取土地利用/土地覆盖现势信息的重要手段之一。由于不同类型的卫星传感器获取同一地区的遥感数据日益增多,对不同平台、不同光谱响应范围的遥感数据源,用常规的遥感图像融合方法如HSI变换法、Brovey变换法和PCA变换法进行融合时,存在不同程度的光谱扭曲现象,即融合后图像的色彩与多光谱图像存在较大差异,从而影响了地物的识别。针对不同平台、不同光谱响应范围的遥感数据,本文在HSI变换的基础上,提出了一种改进的方法,即,首先对高几何分辨率的全色波段进行LoG滤波,然后将LoG滤波后的全色波段与多光谱经HSI正变换后的强度分量,进行灰度直方图匹配,并替换之,经HSI逆变换便得到融合图像。分析结果表明：LFF融合法的光谱保持性能优于HSI变换法,LFF融合后图像的分类精度高于HSI融合后的图像,LFF融合法是一种能较好保持光谱特性的融合方法。     

古遗址区形迹特征的影像融合信息识别分析——以陕西省五陵原遗址为例

本研究以陕西省汉五陵原为研究区域,基于高分辨率影像(DOM航片)、多光谱影像(ALOS多光谱影像)和Quickbird融合影像数据,对五陵原遗址区结构性线状特征信息进行了提取。结果表明:融合后使影像隐含的空间纹理得到明显增强。用Gram-Schmidt方法的DOM和ALOS多光谱+NDVI融合影像,清晰地反映了遗址区的结构性线状特征;而Canny算法的边缘检测,能很好地提取遗址区显性和大量隐性的线状特征,对古遗迹的解译具有重要指示意义。     

土地利用/土地覆被变化CLUE-S模型与应用分析——以扬州市为例

本文以扬州市市辖区为例,利用2001年的ETM影像与2007年的ALOS影像两期遥感数据,采用面向对象的信息提取方法,获取了扬州市2001年与2007年两期土地利用空间分布图.在此基础上,研究了CLUE-S模型的原理及CLUE-S模型的应用;探讨了CLUE-S模型所需数据、驱动因子选取、模拟参数设置、模拟结果获取等,进...     

三江平原萝北县湿地农田化过程与驱动机制分析

通过获取三江平原萝北县自1954年以来的六期土地利用数据,定量分析了过去50余年湿地农田化过程,并从自然因素和人为因素两方面探讨了湿地农田化过程的驱动机制。结果表明,1954-2005年,三江平原萝北县耕地面积净增21.85×10⁴hm²,湿地是新增耕地的主要来源。在空间上,湿地斑块越来越分散,景观破碎化程度明显加剧,而耕地斑块则趋于集中分布;目前,耕地已成为三江平原萝北县的基质景观,地势低平、坡度较小、土壤条件、地貌条件良好的平原区是湿地农田化的首选区域。随着可开垦湿地资源的减少,人类的开垦对象开始转向地势、土壤、地貌等条件相对较差的湿地景观单元。气候变暖加速了湿地农田化进程,而人口数量的增加和政策的引导作用,对湿地农田化过程具有重要的影响。