1.2 土地利用变化检测
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河北师范大学
资源与环境科学学院 胡引翠
河北师范大学
资源与环境科学学院 胡引翠
CONTENTS
Change Detection
02土 地 利 用 变 化 检 测 Change Detection
土地利用/土地覆被的变化可划分为两类：改造与变异。 改造指由一种土地覆被类型转变为另一类土地覆被类型，如由农 业用地转变为非农业用地。 变异指土地覆被类型内部的变化，如工业用地转变为商业居住用 地的变化。
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新学期，新起点
www.hebtu.edu.cn
参考文献：
[1]徐新良，庞治国，于信芳著.土地利用、覆被变化时空信息分析方 法及应用[M].北京：科学技术文献出版社.2014. [2]R. D. Johnson & E. S. KasischkeChange vector analysis: A technique for the multispectral monitoring of land cover and condition.International Journal of Remote Sensing ,Volume 19, 1998 Issue 3,Pages 411-426 | Published online: 25 Nov 2010
方法3：多时相合成图像主成分变换法 T1、T2时相的影像分别为M1、M2 如果令：M1所有的波段+M2所有的波段=M3影像 对M3影像做主成分分析 则：变化地区一般集中显示于第三、第四或 更次要的主成分影像中，然后再采用阈值分割法， 对该次要成分图像进行阈值操作即可找出变化区。
单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐 述您的观点。
源自文库
02土 地 利 用 变 化 检 测 Change Detection
03
变化检测 的方法
M1 M2
方法5：先探测变化再分类比较法
它是第三、四两种方法结合起来的一种方法。
T1、T2时相的影像分别为M1、M2。
先对M1进行分类C1，再利用图像代数运算法找到变化区ROI；
然后只对M2变化区进行分类以确定土地类型变化信息。
02土 地 利 用 变 化 检 测 Change Detection
土地覆被/土地利用 随时间的推移而变化。 当变化较大时，可以直接将不同时段的遥感影像比较得来。一般 步骤：
01
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几何校正
目的是不同时期的影像统一 坐标框架，能够空间匹配
辐射校正
消除大气的影响
变化检测
不同时期的影像比对， 发现变化
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黑白灰
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03
变化检测 的方法
方法2：多时相图像代数运算法 T1、T2时相的影像分别为M1、M2 如果令：M1与M2相同波段图像求差值或比值等代数运算 则：以求差值为例，无变化区的值是多少？
M1
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M2
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C1
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ROI
C2ROI
优点：这样可以减少第四种方法中由于分类错误产生过多的错判误差。
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03
变化检测 的方法
M1
Map
方法6：图像与辅助数据比较法 在地理信息系统中可以比较图像分类结果与以往专题地图结果以产生
变化信息。 GIS\GPS\RS . 由于遥感图像的成像机理、图像分类方法自身固有
02土 地 利 用 变 化 检 测 Change Detection
主成分变换使得到的主成分图像失去了原有各波段的物理意义。 对合成图像应用主成分分析，有时候仍无法确定变化信息到底 存在于哪个次要主成分图像中。
02土 地 利 用 变 化 检 测 Change Detection
解决办法: (1)先对同波段不同时相的图像求差值图像; (2)对差值图像进行主成分变换； (3)在第1主成分图像上确定变化区域。
识别变化类型
识别变化
成果制图
成果整理，地图整饰
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03
变化检测 的方法
方法1：不同时相同波段图像屏幕彩色合成法 T1、T2时相的影像分别为M1、M2 令：M1-赋于R通道（红） M2-赋于G通道（绿） 0值赋于B通道（蓝） 则：合成图像显示两个颜色的合成色(如本例红和绿的合成色为
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变化检测 的方法
方法1：不同时相同波段图像屏幕彩色合成法 T1、T2时相的同波段影像分别为M1、M2 如果令：M1-赋于R通道（红） M2-赋于G通道（绿） M2-赋于B通道（蓝） 问：无变化区呈现什么颜色？
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变化检测 的方法
目前，随着遥感技术的发展，全球已经建成了大量的全球、亚全球 以及区域尺度的LUCC时空过程数据集。国内外学者针对不同区域 L U C C 时 空 过 程 开 展 了 大 量 研 究 。 Tu c k e r 应 用 多 时 相 N O A A - AV H R R 的 植被指数(NDVI)监测了非洲土地覆被变化(Tucker，1985); Fung在加 拿大滑铁卢地区利用Landsat TM影像分析了土地覆被动态变化过程( Fung，1987)。宫鹏等利用NDVI旬、月、季累积值以及NDVI的年标准 差、最大距平百分比来描述中国土地覆被的时空分异规律(宫鹏等， 1996)。国内学者也基于不同的空间尺度一从小实验区到城市、流域和 全国，对LUCC时空过程进行了大量的研究。刘纪远等在国家尺度1:10 万比例尺土地利用／覆被专题数据库的基础上总结了中国土地利用变化
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变化检测 的方法
方法2：多时相图像代数运算法 T1、T2时相的影像分别为M1、M2 如果令：M1与M2相同波段图像求差值或比值等代数运算 对同一波段不同时相的图像逐像元相减或比值得到 △B=BM1 - BM2 ratio= BM1 / BM2
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M1
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方法4：图像分类后比较法 T1、T2时相的影像分别为M1、M2，首先对不同时相的图像分别进
行分类， 如果令：M1土地利用分类后的结果影像为C1 M2土地利用分类后的结果影像为C2 比较分类结果C1与C2 则：找出不同，即从某土地类型到另一种土地类型的信息。 分析结果的准确性高度依赖分类精度。
黄)则表示无变化，若为其他颜色则表示发生了变化。
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变化检测 的方法
方法8：光谱角度制图分析法 设时相1、2图像的像元灰级矢量分别为G=(g1，g2，… ，gk)T和
H=(h1，h2，… ，hk)T，则变化矢量
∆G包含了两幅图像中所有变化信息，当 ∆G超过某一阈值时，即标志着 一类到另一类土地覆被/土地利用变化。
的误差和其他误差（如绘图误差），使得遥感判读图上的区域类型界限 具有一定的模糊度。因此，用遥感手段监测土地利用动态变化，界定其 变化区域界限是非常必要的(王晓栋等，1998)。
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变化检测 的方法
方法7：屏幕图像显示手工数字化法 利用第1种方法的显示进行数字化。可以第1种方法和第3种方法同时
则 ： 理 想 状 况 下 ， 未 发 生 变 化 的 像 元 △B＝ 0 或 r a t i o n = 1 。 只 是 发 现 了 变化，无法知道变化的类型。
如果采用本方法，需要对图像做大气校正吗？
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河北师范大学
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CONTENTS
Change Detection
02土 地 利 用 变 化 检 测 Change Detection
土地利用/土地覆被的变化可划分为两类：改造与变异。 改造指由一种土地覆被类型转变为另一类土地覆被类型，如由农 业用地转变为非农业用地。 变异指土地覆被类型内部的变化，如工业用地转变为商业居住用 地的变化。
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[1]徐新良，庞治国，于信芳著.土地利用、覆被变化时空信息分析方 法及应用[M].北京：科学技术文献出版社.2014. [2]R. D. Johnson & E. S. KasischkeChange vector analysis: A technique for the multispectral monitoring of land cover and condition.International Journal of Remote Sensing ,Volume 19, 1998 Issue 3,Pages 411-426 | Published online: 25 Nov 2010
方法3：多时相合成图像主成分变换法 T1、T2时相的影像分别为M1、M2 如果令：M1所有的波段+M2所有的波段=M3影像 对M3影像做主成分分析 则：变化地区一般集中显示于第三、第四或 更次要的主成分影像中，然后再采用阈值分割法， 对该次要成分图像进行阈值操作即可找出变化区。
单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐 述您的观点。
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变化检测 的方法
M1 M2
方法5：先探测变化再分类比较法
它是第三、四两种方法结合起来的一种方法。
T1、T2时相的影像分别为M1、M2。
先对M1进行分类C1，再利用图像代数运算法找到变化区ROI；
然后只对M2变化区进行分类以确定土地类型变化信息。
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土地覆被/土地利用 随时间的推移而变化。 当变化较大时，可以直接将不同时段的遥感影像比较得来。一般 步骤：
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目的是不同时期的影像统一 坐标框架，能够空间匹配
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变化检测 的方法
方法2：多时相图像代数运算法 T1、T2时相的影像分别为M1、M2 如果令：M1与M2相同波段图像求差值或比值等代数运算 则：以求差值为例，无变化区的值是多少？
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优点：这样可以减少第四种方法中由于分类错误产生过多的错判误差。
02土 地 利 用 变 化 检 测 Change Detection
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变化检测 的方法
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Map
方法6：图像与辅助数据比较法 在地理信息系统中可以比较图像分类结果与以往专题地图结果以产生
变化信息。 GIS\GPS\RS . 由于遥感图像的成像机理、图像分类方法自身固有
02土 地 利 用 变 化 检 测 Change Detection
主成分变换使得到的主成分图像失去了原有各波段的物理意义。 对合成图像应用主成分分析，有时候仍无法确定变化信息到底 存在于哪个次要主成分图像中。
02土 地 利 用 变 化 检 测 Change Detection
解决办法: (1)先对同波段不同时相的图像求差值图像; (2)对差值图像进行主成分变换； (3)在第1主成分图像上确定变化区域。
识别变化类型
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成果制图
成果整理，地图整饰
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变化检测 的方法
方法1：不同时相同波段图像屏幕彩色合成法 T1、T2时相的影像分别为M1、M2 令：M1-赋于R通道（红） M2-赋于G通道（绿） 0值赋于B通道（蓝） 则：合成图像显示两个颜色的合成色(如本例红和绿的合成色为
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变化检测 的方法
目前，随着遥感技术的发展，全球已经建成了大量的全球、亚全球 以及区域尺度的LUCC时空过程数据集。国内外学者针对不同区域 L U C C 时 空 过 程 开 展 了 大 量 研 究 。 Tu c k e r 应 用 多 时 相 N O A A - AV H R R 的 植被指数(NDVI)监测了非洲土地覆被变化(Tucker，1985); Fung在加 拿大滑铁卢地区利用Landsat TM影像分析了土地覆被动态变化过程( Fung，1987)。宫鹏等利用NDVI旬、月、季累积值以及NDVI的年标准 差、最大距平百分比来描述中国土地覆被的时空分异规律(宫鹏等， 1996)。国内学者也基于不同的空间尺度一从小实验区到城市、流域和 全国，对LUCC时空过程进行了大量的研究。刘纪远等在国家尺度1:10 万比例尺土地利用／覆被专题数据库的基础上总结了中国土地利用变化
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变化检测 的方法
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方法4：图像分类后比较法 T1、T2时相的影像分别为M1、M2，首先对不同时相的图像分别进
行分类， 如果令：M1土地利用分类后的结果影像为C1 M2土地利用分类后的结果影像为C2 比较分类结果C1与C2 则：找出不同，即从某土地类型到另一种土地类型的信息。 分析结果的准确性高度依赖分类精度。
黄)则表示无变化，若为其他颜色则表示发生了变化。
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方法8：光谱角度制图分析法 设时相1、2图像的像元灰级矢量分别为G=(g1，g2，… ，gk)T和
H=(h1，h2，… ，hk)T，则变化矢量
∆G包含了两幅图像中所有变化信息，当 ∆G超过某一阈值时，即标志着 一类到另一类土地覆被/土地利用变化。
的误差和其他误差（如绘图误差），使得遥感判读图上的区域类型界限 具有一定的模糊度。因此，用遥感手段监测土地利用动态变化，界定其 变化区域界限是非常必要的(王晓栋等，1998)。
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方法7：屏幕图像显示手工数字化法 利用第1种方法的显示进行数字化。可以第1种方法和第3种方法同时
则 ： 理 想 状 况 下 ， 未 发 生 变 化 的 像 元 △B＝ 0 或 r a t i o n = 1 。 只 是 发 现 了 变化，无法知道变化的类型。
如果采用本方法，需要对图像做大气校正吗？
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