面向对象的喀斯特地区石漠化遥感信息提取研究——以贵州省大方地区为例

针对现有基于像素的监督和非监督分类方法在地质环境复杂、地形起伏较大、阴影明显的喀斯特石漠化地区难以满足石漠化信息提取精度要求的问题,采用基于纹理特征数据和地形数据辅助面向对象方法进行喀斯特地区石漠化信息的提取。该方法首先依据石漠化分布在TM/ETM+影像面积大小不均匀的特征,利用纹理和地形因子计算最优分割参数进行多尺度分割;然后根据植被覆盖率、岩石裸露率以及坡度因子构建石漠化分级指标;最后参照石漠化分级标准、光谱信息以及纹理特征等建立的分类规则提取喀斯特地区石漠化信息。选取贵州省石漠化严重的大方县时序TM/ETM+影像进行石漠化信息提取试验,结果表明:与基于像素的监督分类和非监督分类方法相比,基于面向对象的分类可以有效地减少因复杂地形导致石漠化信息提取结果"椒盐化"现象,提取精度明显优于基于像素的监督分类和非监督分类方法。      

喀斯特石漠化信息遥感提取的不确定性

我国西南喀斯特地区以石漠化为特征的生态环境退化严重,遥感是快速、大面积石漠化定性评价、关健指标定量提取必不可少的手段.在简述喀斯特生态地质背景复杂性的基础上,系统分析了目前喀斯特石澳化信息遥感提取在遥感数据源、提取方法、、精度验证、不确定性源等方面的问题,并提出未来石漠化遥感监测的重点研究内容.     

低分辨率遥感源DEM提取坡度降尺度研究——以延河流域为例

解决基于中低分辨率遥感源DEM(Digital Elevation Model)提取坡度数据的尺度效应问题,是流域水文分析与区域土壤侵蚀模拟等研究领域的迫切需要。选取延河流域为研究区,基于GDEM(Global Digital Elevation Model)与SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)提取的坡度数据,参照基于1:50,000地形图的10 m分辨率坡度数据,根据直方图匹配原理,构建坡度降尺度变换模型,进行降尺度变换,得到延河流域更高质量的、可公开使用的坡度数据和一套对中低分辨率坡度数据降尺度变换的有效方法。     

喀斯特山区居民地多尺度遥感信息提取精度对比

以贵州省典型喀斯特山区晴隆县为研究区,以分辨率分别为2.1 m的资源三号（ZY3）影像、10 m的哨兵二号（Sentinel-2）影像、16 m的高分一号（GF1）影像以及30 m的Landsat8影像为数据源,利用面向对象分类和人机交互相结合的方法提取研究区城市居民地、乡镇居民地和农村居民地,并将4种不同分辨率影像上提取的3种居民地信息与从0.5 m分辨率的普莱亚(Pleiades)影像通过目视解译且经实地核查得到的数据进行对比,计算出4种分辨率影像上3种居民地信息的提取精度,对提取结果进行精度对比分析。结果表明:（1）同一分辨率影像中,城镇居民地提取误差小于农村居民地;不同分辨率影像中,随影像分辨率大小的降低3种居民地中城市居民地的精度变化最小,为23.99%,农村居民地的数据精度变化最大,达到35.3%。（2）从2.1 m到30 m分辨率影像,居民地信息错分总误差快速增加,总误差比依次为:2.56%、15.58%、24.50%、32.72%,城市居民地错分误差比明显小于农村居民地,且3种居民地错分为其他地类面积最多的均是裸地;（3）随着影像分辨率大小的降低,居民地漏分总误差分别为2.86%,18.60% ,27.99%,37.49%,其中分散式的农村居民地识别更易受到周围环境的影响,漏分误差随影像分辨率大小降低而显著增加,4种分辨率影像中3种居民地信息漏分误差最小的均为水体,最大的是裸地和耕地。      

碳酸盐岩岩层与石漠化关系分析——以桂西北喀斯特石山区为例

以桂西北碳酸盐岩石山区为例,采用野外地质特征调查和岩石化学分析等技术手段,从碳酸盐岩岩层的厚度、倾角和岩性等方面来分析喀斯特地区石漠化的成因,并结合反映石漠化程度的土壤和植被的盖度等相关数据,对岩层与喀斯特地区石漠化程度进行相关分析,得出喀斯特地区石漠化与碳酸盐岩岩层的厚度、倾角和岩性等具有相关关系的结论,即岩层厚度大的地区石漠化程度更高,岩层厚度小的地区石漠化程度较低;中等岩层倾角岩层分布区有利于雨水的流动和成土,石漠化程度较低;岩石性质的差异对石漠化程度也有相关性,石灰岩类的酸不溶物含量较低,对成土不利,其植被的盖度相对也较低,相应的石漠化程度更高。相反,白云岩类岩层区的石漠化程度较低。     

基于Worldview-3与Sentinel-1 SAR数据的草原矿区复垦植被生物量反演方法研究

利用多源遥感数据定量反演矿区复垦植被生物量是高效、动态、大面积监测土地复垦和生态恢复效果的必要手段之一。本文以内蒙古草原露天煤矿为研究区,联合遥感光学与雷达数据各自的优势,探索基于Worldview-3(WV-3)与Sentinel-1 SAR数据的矿区复垦植被生物量反演方法,选择主成分-小波变换(W-PCA)算法对WV-3与Sentinel-1 SAR数据进行融合,揭示波段反射率、植被指数、后向散射系数及纹理特征等参数与生物量之间的相关关系,建立多变量的生物量反演模型,并分析不同生物量模型的空间不确定性。结果表明:(1)通过W-PCA算法得到融合后的图像,信息熵的提高反映了融合图像与光学WV-3图像相比具有更多的细节信息,平均梯度的提高反映了融合图像与Sentinel-1 SAR图像相比具有更高的清晰度和更丰富的纹理信息。融合后的第8波段相关系数最高、光谱扭曲度最低、光谱保真度最高。(2)通过相关性分析,发现增强型植被指数(EVI)、归一化植被指数(NDVI)、VH极化、VH均值纹理以及融合后第8波段与生物量显著正相关。WV-3的NDVI与Sentinel-1的VH_ME建模精度(R²=0.834 0,RMSE=16.464 6 g/m²,Ac=81.52%)最高,融合后的第8波段验证精度(R²=0.798 3,RMSE=22.828 3 g/m²,Ac=74.64%)最高。(3)基于不同模型的残差不确定性分析,Sentinel-1 SAR数据变量建立的模型估测结果更容易出现高估及饱和现象,两者联合变量建立的模型可实现优势互补,利用融合数据建立的模型明显改善生物量小于40 g/m²时的高估计现象以及生物量大于100 g/m²时的两者饱和现象,其不确定性降低2.42~9.68 g/m²。因此,利用光学和雷达遥感融合能够有效提高复垦植被生物量的估算精度,为草原矿区复垦植被精细监测提供有效的数据支持。     

喀斯特石漠化灾害预警及其风险评估模型研究

喀斯特石漠化灾害是存在于喀斯特区的一种重要的地质—生态灾害。在喀斯特石漠化时空变化分析与驱动机制诊断的基础上,进行喀斯特石漠化灾害预警风险分析,设计喀斯特石漠化灾害预警风险决策支持系统,构建石漠化灾害预警风险模型,为喀斯特石漠化区的土地合理利用和防灾减灾提供科学依据。     

喀斯特高原山区IRS-P6影像最佳融合方法选择研究——以贵州平塘县四寨镇为例

贵州处于中国西南喀斯特的腹心地带,属岩溶高原山区,生态环境背景复杂,地表切割剧烈,海拔落差大,坡度较陡,同时地处季风气候区还伴有常年多云多雨现象,因此卫星遥感数据质量常受到严重影响。文章以贵州南部平塘县四寨镇为例,主要针对IRS-P6卫星遥感影像的多光谱4,3,2波段与其全色PAN波段之间的融合,运用比值变换、主成分分析法（PCA）、乘法变换和IHS变换四种常见融合方法进行对比分析,并对融合后的影像进行主观定性评价和客观定量评价。研究表明IHS融合法效果相对最好,在保持原多光谱影像光谱信息的同时,大大提高了影像的空间分辨率,改善了图像的目视效果,清晰度和纹理细节表现力也得到了较大的提高,是一种适宜于亚热带喀斯特高原地区的融合方法,对解决喀斯特高原山区受雨云天气条件限制难以获取高质量影像的问题有重要意义。      

喀斯特石漠化灾害预警及其风险评估模型研究

喀斯特石漠化灾害是存在于喀斯特区的一种重要的地质-生态灾害。在喀斯特石漠化时空变化分析与驱动机制诊断的基础上，进行喀斯特石漠化灾害预警风险分析，设计喀斯特石漠化灾害预警风险决策支持系统，构建石漠化灾害预警风险模型，为喀斯特石漠化区的土地合理利用和防灾减灾提供科学依据。     

基于EOS-MODIS的广西全境石漠化信息提取方法研究

喀斯特石漠化是发生在亚热带岩溶地貌中的土地退化过程,其显著特征为土壤严重侵蚀、基岩裸露、植被退化、土地生产力下降。石漠化既制约当地的经济发展,又可能引起小环境气候的恶化,同时也破坏生物多样性,危及生态环境自然景观。因此,研究石漠化,分析其成因和分布特征对喀斯特地区的防灾减灾以及可持续发展具有十分重大的意义。EOS-MODIS数据所固有的优点(获取便捷、覆盖范围广、成像周期短),使其成为理想的大范围石漠化研究的潜在遥感数据源。     

坡度随DEM分辨率变化的地统计学解释——以黄土丘陵沟壑区为例

在土壤侵蚀、水文分析等诸多领域,坡度是重要的地形因子。目前坡度主要是基于DEM(数字高程模型)提取的,其精度受DEM分辨率影响。研究运用地统计学相关原理和方法,选取陕北绥德韭园沟流域为研究区,基于不同分辨率(10 m,30 m,50 m,90 m)的坡度数据,在ENVI环境下通过IDL编程构建不同分辨率坡度变异函数,通过独立结构模型(ISM,Independent Structures Model)对坡度数据的变异函数进行模拟和分析,给出DEM分辨率变化过程中坡度变化的机理性解释。研究表明,较高频的坡度信息层受分辨率的影响较大,其信息的损失是坡度随分辨衰减的主要原因。     

贵州高原喀斯特石漠化遥感调查研究——以贵州省清镇市为例

喀斯特石漠化是在喀斯特脆弱生态环境下 ,人类不合理的社会经济活动而造成人地矛盾突出 ,植被破坏、水土流失、土地生产力衰退丧失 ,地表呈现类似荒漠景观的岩石逐渐裸露的演变过程。贵州喀斯特地区受人类活动影响 ,特别是由于土地资源利用的不合理 ,不同区域出现了一系列的环境问题 ,一些地区存在的石漠化现象表现得尤为突出。清镇市地处贵州黔中地带 ,是喀斯特发育较完备的地区之一 ,其中碳酸盐岩面积占全区总面积的 67 96% ,喀斯特面积占绝大部分。通过应用多波段、多平台的遥感信息 ,在野外调研基础上与GIS技术支持下 ,对图件进行解译、编辑处理 ,制作清镇石漠化动态图 ,为贵州喀斯特地区生态治理及环境建设等方面提供依据     

中国西南喀斯特地区石漠化成因及防治初探

喀斯特地区石漠化,是我国西南地区生态环境最突出的问题。首先探讨我国西南地区喀斯特石漠化成因,主要有自然因素和人为因素两方面的原因,指出喀斯特石漠化引起的干旱缺水、土壤贫瘠、地质灾害等严重威胁当地人民的生产和生活;据此,提出防治喀斯特石漠化的基本措施,即缓解人口压力、加快生态建设、调整产业结构与布局等。     

贵州高原喀斯特石漠化遥感调查研究

喀斯特石漠化是在喀斯特脆弱生态环境下，人类不合理的社会经济活动而造成人地矛盾突出，植被破坏、水土流失、土地生产力衰退丧失，地表呈现类似荒漠景观的岩石逐渐裸露的演变过程。贵州喀斯特地区受人类活动影响，特别是由于土地资源利用的不合理，不同区域出现了一系列的环境问题，一些地区存在的石漠化现象表现得尤为突出。清镇市地处贵州黔中地带，是喀斯特发育较完备的地区之一,其中碳酸盐岩面积占全区总面积的67.96%，喀斯特面积占绝大部分。通过应用多波段、多平台的遥感信息，在野外调研基础上与GIS技术支持下，对图件进行解译、编辑处理，制作清镇石漠化动态图，为贵州喀斯特地区生态治理及环境建设等方面提供依据。     

基于Landsat 8影像赤壁-嘉鱼地区岩性划分效果分析

以鄂东南赤壁-嘉鱼地区为例,在缺少地表各岩石单元样品的情况下,对Landsat8可见光近红外和短波红外(VNIR-SWIR)波段反射率数据进行处理提取岩性信息。首先对VNIR-SWIR多波段反射率数据进行最佳指数因子(IOIF)运算,得出最佳波段组合band7-band5-band2,从其假彩色合成图像上只能识别少量岩性单元;为了减少高相关性波段之间的信息冗余度,并对波段信息进行集成,后对Landsat8VNIR-SWIR波段反射率数据采用主成分变换并进行彩色合成,能够有效增强志留系、侏罗系及第四系地质单元之间的影像差异,从而划分岩性界线。对比已有地质资料,认为提取结果可靠,能为野外地质工作提供基础信息。     

基于植物多样性恢复和保护的石漠化土地整理模式——以贵州撒拉溪和花江示范区为例

本文选取贵州毕节撒拉溪与关岭-贞丰花江示范区为研究对象,通过植物多样性和土地利用调查,掌握示范区植物种类、分布状况和生长特性,土地利用状况以及土地整理程度,选育植物先锋物种,结合模式构建的理论依据和边界条件,根据石漠化土地整理工程分区治理方法,在生态型土地整理技术体系的指导下,针对两个示范区具体情况分别提出温凉喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化土地整理与混农林业复合经营模式和干热喀斯特高原峡谷中-强度石漠化土地整理与特色经果林集约经营模式。结果表明:(1)植物多样性本底调查是基于植物多样性恢复与保护的石漠化土地整理的基础,项目实施后还应对植物多样性进行动态监测。(2)土地整理规划设计应融入生态理念,构建基于植物多样性恢复和保护的石漠化土地整理模式,有助于生态修复和重建脆弱生态环境:2011-2014年期间,毕节撒拉溪示范区植被覆盖率上升8.51%,无石漠化面积扩大22.53 hm2;关岭-贞丰花江示范区植被覆盖率上升4.47%,无石漠化面积扩大13.2 hm2。(3)模式的构建依托于技术体系,毕节撒拉溪示范区主要采用潜在-轻度石漠化人工种草与草地生态改良丰产栽培技术、以金银花(Lonicera japonica)为主的坡地植物篱保水固土技术等进行模式构建;花江示范区选取以花椒-玉米为主的林粮空间优化配置技术、以皇竹草-苜蓿草为主的草地营养优化配置技术等构建经营模式。      

贵州关岭县喀斯特峰丛石漠区苔藓群落生态特征

为了了解喀斯特峰丛石漠化区苔藓植物的种类和群落特征,本文选取贵州省安顺市关岭县喀斯特峰丛石漠化区的三种典型生境（裸地、人工植被和自然植被）,对苔藓植物进行样地调查,并利用种间相遇几率（PIE）、生态优势度、Shaanon-Wiener信息指数(衡量生态位宽度)和Morisita-Horn指数(衡量生态位重叠)来分析该区苔藓植物群落的组成、分布规律及生态特征。结果表明:（1）该区苔藓植物共有11科17属22种,真藓科为优势科,苔藓植物群落有19个类型。（2）苔藓群落PIE值与植被覆盖度呈正比,与岩石裸露率呈反比,自然植被生境的苔藓群落PIE值高于人工植被和裸地生境,但研究区苔藓群落PIE总体偏低,反映了喀斯特峰丛地区恶劣的生境条件。（3）研究区内卷叶湿地藓群落(Hyophiletum)、直蒴卷柏藓群落(Racopietum)和皱叶牛舌藓群落(Anomodetum)有着较高的生态优势度和生态位宽度,并且与其它苔藓群落的生态位重叠值很高。表明这三种苔藓群落对不同类型的峰丛石漠化生境都有着较好的适应能力,能够很好地与其它苔藓群落互利共生。      

区域喀斯特石漠化灾害信息系统的开发设计

在系统地分析了区域喀斯特石漠化灾害信息系统的设计原则、系统目标、用户需求和功能模块的基础上,提出了利用COMGIS等当前主流技术进行二次开发的系统应用方案,并以广西都安瑶族自治县为例,阐述了地理信息系统在喀斯特石漠化灾害信息系统开发中的应用,以期为喀斯特石漠化区可持续发展提供一个可行的辅助决策信息实现方案。     

资源三号卫星正视全色与多光谱影像融合及评价

资源三号卫星(ZY-3)是我国发射的首颗民用高分辨率光学传输型立体测绘卫星,其全色波段与多光谱波段有相同的太阳高度角和其他环境条件,影像获取时间一致,因此两种不同分辨率的数据可实现高精度融合形成新的影像。使用Brovey变换、主成分变换、IHS变换、小波变换、GS光谱锐化五种不同的数据融合方法,对ZY-3全色和多光谱影像进行融合,并从清晰度、纹理和色调进行定性分析;从标准差、信息熵、平均梯度、偏差指数、相关系数和光谱扭曲程度进行定量评价。结果表明:基于Gram-Schimdt光谱锐化融合方法产生的遥感图像失真较小,同时很大程度地保持了高分辨率全色波段的空间纹理细节信息,是一种适合于ZY-3图像融合的较好方法。     

基于多特征随机森林算法的深圳市土地利用分类

城市土地利用分类对土地资源可持续利用具有重要意义。为了进行深圳市土地利用信息提取,利用Sentinel-2影像,基于遥感光谱、光谱指数和图像纹理等多种特征信息,构建了多特征随机森林城市土地利用分类模型。并在相同分类条件下,与最大似然、K最邻近监督分类方法进行对比分析,利用混淆矩阵进行精度评价,分析随机森林分类算法的优缺点。研究表明,多特征信息融合丰富了遥感数据的信息内容,多特征随机森林分类方法具有更高的分类精度。