遥感变化监测 流程
遥感影像变化检测简述
遥感影像变化检测简述摘要:遥感影像变化检测一直是国际遥感领域研究的热点和难点,随着遥感对地观测技术的快速发展和应用,变化检测技术体系也在不断地发展和演化,已广泛应用于国土资源管理、地物变化、农林业的监测等领域。
现有的遥感变化检测技术方法很多,分类方式也很多,目前的研究表明,没有任何一种变化检测方法具有绝对的优势。
在实际的应用中,要根据具体的应用目的选取合适的变化检测方法。
本文将对遥感影像变化检测的基本概念、主要检测流程以及不同分类体系下的检测方法及各方法的优缺点进行简要阐述。
关键词:遥感影像;变化检测;检测方法中图分类号:文献标志码:文章编号:遥感影像变化检测是利用不同时期覆盖在同一地表区域的多源遥感影像和相关地理空间数据,结合相应地物特性和遥感成像机理,采用图像、图形处理理论及数理模型方法,确定和分析该地域地物的变化[1],包括地物位置、范围的变化和地物性质、状态的变化。
它的最终目标就是提取出变化信息并确定变化的类型。
近年来,随着航天技术和信息科学技术的飞速发展,遥感影像获取技术呈现出多平台、多角度多传感器和高时间分辨率、高空间分辨率、高光谱分辨率、高辐射分辨率的特点[2],海量的遥感数据为遥感应用提供了坚实的数据基础。
怎样从海量的遥感影像数据中提取和检测出变化信息已成为当前遥感数据处理技术的主要发展方向[3]。
国内外学者从不同角度针对不同应用研究了大量的变化检测方法和理论模型,但目前还没有发现一种适合所有场景的方法[4],还需根据具体情况,选择合适的变化检测方法。
论文简述了遥感变化检测的主要流程,简单介绍了几种目前主要使用的变化检测方法及其优缺点。
1 遥感变化检测的主要流程目前,各学者对遥感影像的变化检测过程提出了不同的划分步骤。
本文将遥感影像的变化检测过程总结为数据源选取、数据预处理、变化信息提取、变化信息后处理、检测精度评价五个部分。
数据源选取。
现在变化检测可以利用的数据源有很多,单波段、多波段、单时相、多时相等影像都有。
如何进行遥感图像的变化检测和监测
如何进行遥感图像的变化检测和监测遥感图像的变化检测和监测技术在生态环境、城市规划、资源管理等领域具有重要的应用价值。
本文将介绍如何进行遥感图像的变化检测和监测,包括数据采集、图像处理和结果分析等方面。
一、数据采集遥感图像的变化检测和监测首先需要获取高质量的遥感数据。
常见的遥感数据包括航空摄影图像、卫星图像以及无人机图像等。
选择合适的遥感数据源对于精确的变化检测至关重要。
在数据采集过程中,需要考虑波段的选择、图像分辨率以及时相间隔等因素。
二、图像处理在获取到遥感图像数据后,进行图像处理是进行变化检测和监测的关键环节。
首先,需要进行预处理,包括辐射定标、几何校正和大气校正等步骤,以消除光照、尺度和大气等因素的影响。
其次,对预处理后的图像进行特征提取,常用的特征包括颜色、纹理、形状等。
特征提取可以采用传统的数学方法,如主成分分析和小波变换,也可以应用深度学习等先进技术。
最后,基于提取到的特征,进行图像分类和变化检测。
常见的方法有阈值法、像元差异法和聚类分析法等。
三、结果分析在进行图像处理后,得到的结果需要进一步进行分析和解读。
首先,对变化区域进行验证和修正,以减少误差和遗漏。
方法包括比对不同时期的地面实测数据,如GPS测量和实地调查,进一步确认图像中的变化区域。
其次,对变化区域进行分类和数量统计。
可以分析变化的类型,如建筑物的增加、绿地的减少等,并计算出变化的面积和比例。
最后,对变化区域进行空间分布和趋势分析。
可以借助地理信息系统(GIS)、空间统计等方法,探索变化的空间模式和规律。
四、应用展望遥感图像的变化检测和监测技术在生态环境、城市规划、资源管理等领域具有广泛的应用前景。
通过定期的遥感图像监测,可以及时发现和评估生态系统的变化,为生态环境保护和恢复提供科学依据。
同时,遥感图像的变化检测可以帮助城市规划部门进行城市扩张和土地利用规划,提供数据支持和决策依据。
此外,遥感图像的变化监测还可以用于资源管理,如农田监测和森林资源调查等,提高资源利用效率和保护资源的可持续性。
ai+遥感监测技术流程
结合人工智能(AI)和遥感监测技术的流程通常包括以下步骤:1.数据获取:-遥感数据采集:使用卫星、飞机或其他传感器获取地表、大气和海洋等信息的遥感数据。
这可以包括光学图像、雷达数据、红外线图像等。
-非遥感数据:获取与遥感数据相关的其他信息,如气象数据、地理信息系统(GIS)数据等。
2.数据预处理:-图像校正:对遥感图像进行几何和辐射校正,确保图像的准确性。
-去噪处理:对遥感图像进行去噪处理,提高图像质量。
-数据融合:将来自不同传感器或不同时间的数据进行融合,以获取更全面的信息。
3.特征提取:-使用计算机视觉技术和机器学习算法,从遥感图像中提取有用的地物或特征。
这可以包括建筑物、道路、植被等。
4.分类与识别:-使用监督学习算法进行地物分类,将图像中的像素分为不同的类别,例如水域、林地、城市等。
-利用深度学习技术进行目标检测和识别,如识别建筑物、车辆、人物等。
5.时序分析:-利用时间序列遥感数据,进行变化检测和监测。
这有助于分析地表的动态变化,如土地利用变化、植被生长等。
6.模型训练与优化:-在机器学习和深度学习任务中,进行模型训练,使用标注的数据集来提高算法的性能。
-对模型进行优化,以提高其在实际应用中的准确性和鲁棒性。
7.集成与分析:-将遥感数据与其他数据集整合,如气象数据、地理信息数据,进行综合分析。
-利用AI技术进行更高层次的数据挖掘和决策支持。
8.结果可视化与报告:-将分析结果可视化,以便用户更直观地理解监测结果。
-生成报告,向利益相关方传达分析结果、趋势和建议。
9.反馈与迭代:-根据实际应用中的反馈,对模型和流程进行优化和改进。
-不断迭代改进,提高系统的性能和可靠性。
这是一个基本的流程框架,具体的应用场景和项目需求可能需要定制化和调整。
在整个流程中,充分利用人工智能技术和遥感监测技术,可以更精确、高效地获取、分析和利用地理信息。
遥感影像的变化检测与分析方法
遥感影像的变化检测与分析方法在当今科技飞速发展的时代,遥感技术凭借其能够获取大范围、多光谱、多时相的地表信息的强大能力,成为了众多领域中不可或缺的工具。
而遥感影像的变化检测与分析方法,更是在资源监测、环境评估、城市规划等方面发挥着关键作用。
遥感影像变化检测,简单来说,就是通过对比不同时期的遥感影像,找出其中发生变化的区域和特征。
这一过程就像是在玩“找不同”的游戏,但要复杂和精确得多。
为了实现准确的变化检测,首先得有高质量的遥感影像数据。
这些影像通常来自卫星、飞机等平台,包含了丰富的地物信息。
然而,在获取影像的过程中,可能会受到天气、传感器精度等因素的影响,导致影像存在噪声、几何变形等问题。
所以,在进行变化检测之前,需要对影像进行预处理,包括辐射校正、几何校正等操作,以提高影像的质量和一致性。
常用的变化检测方法可以大致分为基于像元的方法和基于对象的方法。
基于像元的方法直接对影像中的每个像素进行分析和比较。
其中,差值法是一种常见的思路,就是将两个时期的影像对应像素的灰度值相减,得到差值影像。
如果差值超过了一定的阈值,就认为该像素发生了变化。
这种方法简单直观,但容易受到噪声的干扰,而且对于光谱相似但实际发生变化的区域可能检测不出来。
相比之下,基于对象的方法则先将影像分割成不同的对象,然后再对这些对象进行变化检测。
这种方法考虑了地物的空间特征和上下文信息,能够更好地处理复杂的场景。
例如,面向对象的分类后比较法,先对不同时期的影像分别进行分类,然后比较分类结果,从而确定变化的区域。
除了上述方法,还有一些基于特征的变化检测技术。
这些特征可以是地物的形状、纹理、光谱特征等。
通过提取和比较这些特征,来判断是否发生了变化。
在进行变化检测之后,接下来就是对检测结果的分析。
这包括对变化区域的类型识别、面积计算、变化趋势预测等。
例如,在城市发展研究中,通过分析变化区域,可以了解城市扩张的方向和速度,为城市规划提供依据。
如何进行遥感影像的变化检测
如何进行遥感影像的变化检测遥感影像的变化检测是指利用遥感技术,对不同时间或不同条件下的遥感影像进行比较和分析,以提取出地表或地物在时空上的变化信息。
这项技术在环境监测、资源调查、城市规划等领域具有重要应用价值。
本文将探讨如何进行遥感影像的变化检测。
一、遥感影像的数据预处理在进行遥感影像的变化检测之前,首先需要对数据进行预处理。
这包括影像获取、几何校正和辐射定标等步骤。
影像获取是指通过卫星、无人机或其他传感器获取遥感影像数据。
几何校正是为了保证影像的几何位置和形状的正确性,常用的方法有地面控制点法和特征匹配法。
辐射定标是将影像数据转换为反射率或辐射亮度,以消除不同影像源的差异。
二、遥感影像的差异提取差异提取是遥感影像变化检测的关键步骤。
常用的方法有基于像素的方法和基于对象的方法。
基于像素的方法是将影像分别进行像素级的比较,主要是通过计算像素之间的差异来判断变化情况。
基于对象的方法是将影像分割成不同的对象,然后比较对象之间的属性变化。
这两种方法各有优势,根据具体需求选择合适的方法。
基于像素的方法常用的技术包括灰度差异法、差值法和比率法。
灰度差异法是通过比较两期影像像素值的差异来判断变化情况。
差值法是通过计算两期影像像素值之差来提取变化信息。
比率法是通过计算两期影像像素值的比值来提取变化信息。
这些方法都有其适用范围和局限性,需要根据具体情况进行选择。
基于对象的方法常用的技术包括监督分类和非监督分类。
监督分类是指利用已知变化信息进行分类训练,然后将训练结果应用于变化检测。
非监督分类是根据像素的统计特征将影像分割成不同的对象,然后根据对象之间的属性变化进行变化检测。
这些方法可以较好地处理遥感影像中的复杂背景和噪声干扰。
三、遥感影像的变化分析与应用在进行遥感影像的变化检测之后,就可以进行变化分析和应用了。
变化分析主要是通过对变化图像进行解译和分析,提取出有意义的变化信息。
这包括变化的类型、范围和程度等方面的研究。
使用卫星影像进行植被遥感监测的方法与流程
使用卫星影像进行植被遥感监测的方法与流程植被遥感监测是一种利用遥感技术来获取和分析植被信息的方法,可以提供了解植被生态环境和监测植被动态变化的重要数据。
其中,卫星影像作为重要的遥感数据源,发挥着重要的作用。
本文将介绍使用卫星影像进行植被遥感监测的方法与流程。
一、卫星影像的获取与预处理获取合适的卫星影像是进行植被遥感监测的第一步。
可以选择合适分辨率和时间段的卫星影像,如Landsat、MODIS等。
通过购买和下载方式获取到高质量的卫星影像数据。
在获取到卫星影像后,需要对其进行预处理。
预处理的目的是去除影像中的噪声,使其更加符合监测的要求。
常见的预处理方法包括大气校正、辐射校正和几何校正等。
对于不同卫星影像,可以根据需求选取相应的预处理方法。
二、植被指数计算植被指数是衡量植被状况的重要参数,可以通过卫星影像计算得到。
常见的植被指数包括归一化植被指数(NDVI)、植被指数(VI)等。
这些指数可以通过卫星影像中的红光、近红外光等波段进行计算。
计算植被指数的过程主要包括影像波段的选择和计算公式的确定。
通过选择合适的波段组合和计算公式,可以得到准确反映植被状况的指数值。
三、植被遥感监测分析通过计算植被指数,可以得到植被遥感监测的数据。
根据监测需求,可以进行植被覆盖变化、植被类型分类、植被生长状态等方面的分析。
1. 植被覆盖变化分析植被覆盖变化分析可以用来了解植被的动态变化情况。
通过不同时间段的卫星影像,可以计算出相应的植被指数,并进行对比分析。
在相同区域内,可以观察到植被覆盖变化的情况,如植被退化、恢复等。
2. 植被类型分类植被类型分类可以根据卫星影像的植被指数与已知植被类型的关系进行判断。
通过建立训练样本集,可以对卫星影像进行分类,得到不同类型植被的分布情况。
3. 植被生长状态分析植被生长状态分析可以通过监测植被指数的变化来判断植被的生长状态。
通过计算不同时间段的植被指数,可以观察到植被生长的趋势和变化情况。
遥感变化监测 流程
多时相土地利用/覆盖变化监测研究方法及数据选取土地是一个综合的自然地理概念,它处于地圈-生物圈-大气圈相互作用的界面,是各种自然过程和人类活动最为活跃的场所。
地球表层系统最突出的景观标志就是土地利用和土地覆盖( Land Use and Land Cover)。
由于土地利用和土地覆盖与人类的生活、生产息息相关,而人类活动正以空前的速度、幅度和空前规模改变着陆地环境。
人类对土地资源的利用引起的土地利用和土地覆盖的变化是全球环境变化的重要因素之一,也是地球表面科学研究领域中的一个重要分支。
因此,土地利用和土地覆盖的动态监测(Land Use and Land Cover Monitoring)是国内外研究的热点,也是当前全球变化研究计划的重要组成部分。
由多时相遥感数据分析地表变化过程需要进行一系列图像处理工作,大致包括:一、数据源选择,二、几何配准处理,三、辐射处理与归一化,四、变化监测算法及应用等。
一、遥感数据源的选取不同遥感系统的时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率和辐射分辨率不同,选择合适的遥感数据是变化监测能否成功的前提。
因此,在变化监测之前需要对监测区域内的主要问题进行调查,分析监测对象的空间分布特点、光谱特性及时相变化的情况,目的是为分析任务选择合适的遥感数据。
同时,考虑到环境因素的影响,用于变化监测的图像最好是由同一个遥感系统获得,如果由于某种原因无法获得同一种遥感系统在不同时段的数据,则需要选择俯视角与光谱波段相近的遥感系统数据。
1时间分辨率这里需要根据监测对象的时相变化特点来确定遥感监测的频率,如需要一年一次、一季度一次还是一月一次等。
同时,在选择多时相遥感数据进行变化监测时需要考虑两个时间条件。
首先,应当尽可能选择用每天同一时刻或者相近时间的遥感图像,以消除因太阳高度角不同引起的图像反射特性差异;其次,应尽可能选用年间同一季节,甚至同一日期的遥感数据,以消除因季节性太阳高度角不同和植物物候差异的影响。
变化检测的基本流程
变化检测的基本流程变化检测是指对两张或多张空间遥感影像进行对比分析,以发现图像中出现的时间序列上的变化情况,从而提取地面目标的变化信息。
变化检测可以应用于许多领域,如自然资源管理、城市规划、环境保护等,对于了解地表动态变化,及时掌握灾害信息、优化资源分配等方面具有重要的现实意义。
本文将介绍变化检测的基本流程。
一、预处理首先要注意的是,一个完整且准确的变化检测流程需要进行一系列预处理工作,主要包括以下内容:(1)遥感图像的准备:将需要用于变化检测的遥感影像按照预定义的规则进行组织和存储,例如,同一地区的遥感影像尽量采用同一时间、相同的分辨率和同一波段等。
(2)遥感影像的校正:在这一步中,需要对影像进行去除大气影响、几何校正、无人机影像的拼接等操作,以消除影像中的噪声和误差,从而保证后续处理步骤的准确性和可靠性。
(3)遥感影像的配准:影像配准是将两个或多个影像进行空间转换和重采样后的过程,目的是将采集的多个影像拼接起来用于后续剖析操作之中,也是进行变化检测的基础。
(4)影像的裁剪:针对遥感影像的裁剪是为了减少时间复杂度,以避免不必要的计算量。
二、差异分析在完成预处理之后,就需要进行差异分析,即对两张或多张遥感影像进行比较,从而确定场景中存在的变化信息。
传统的遥感差异分析方法主要包括以下三种:(1)像元差异方法:对应于像元差异法,在两张遥感影像中对应像元位置的灰度值进行差分运算,将差异大于一定阈值值的像素进行筛选,形成变化图像。
(2)物体差异方法:将连续时间的遥感影像分别进行目标识别和定位,生成目标对象及其位置、形状和灰度特征的描述符,从而可以找到不同遥感影像之间相同的、存在变化的目标。
(3)模型差异方法:模型差异法是指以遥感影像中的地面目标为样本,通过分析对象在两个时间点的不同性质,建立模型,并通过预判模型给出的变化信息。
三、变化检测结果的分析在完成差异分析之后,变化检测结果可以通过可视化、统计、分析等方式进行进一步处理和分析。
如何进行遥感图像的变化检测与变化分析
如何进行遥感图像的变化检测与变化分析遥感技术是一种利用卫星、飞机等远距离观测手段,获取地球表面信息的技术。
而遥感图像的变化检测与变化分析,则是利用遥感图像数据对地表进行研究和分析,以了解地表的变化情况,揭示地表变化背后隐藏的规律和趋势。
遥感图像的变化检测是通过对两个或多个时间点的遥感图像进行对比分析,发现地表发生的变化。
这种方法对于监测自然灾害、环境污染、城市扩张等变化性较强的地区尤为重要。
在进行变化检测时,需要首先对遥感图像进行预处理,比如校正、投影变换和辐射校正等,以消除其可能存在的影响因素,并保证数据的准确性和可靠性。
进一步进行变化分析时,可以利用不同的算法和技术来揭示地表变化背后的规律和趋势。
经典的变化检测方法包括像元差异法、面向对象的图像变化检测法和监督/非监督分类等。
这些方法通过对不同时间点的遥感图像进行像素级或对象级的对比分析,从而提取并量化地表上的变化。
此外,还可以结合地理信息系统(GIS)和机器学习等技术,进行更加精确和准确的变化分析。
在进行遥感图像的变化检测与变化分析时,还需要考虑到遥感图像数据的特点和限制。
首先是分辨率的问题,不同传感器所获取的遥感图像分辨率不同,进而影响到变化检测的精度和可靠性。
其次是遥感图像的干扰因素,包括大气影响、云雾遮挡、镜面反射等,都会对变化检测产生影响。
因此,在进行变化检测时,需要考虑到这些因素,并采取相应的处理方法,以提高变化检测的准确性和可靠性。
此外,随着遥感技术的发展和应用的广泛,遥感图像的变化检测与变化分析的研究也在不断深化和拓展。
比如,近年来,基于深度学习的遥感图像变化检测方法逐渐兴起,通过利用深度神经网络对遥感图像进行特征提取和变化检测,可以取得较好的效果。
此外,还有基于时空数据分析、多源数据融合等方法,进一步提高变化检测与变化分析的精度和可靠性。
总体而言,遥感图像的变化检测与变化分析是一项非常重要和有挑战性的工作。
通过对遥感图像数据的获取、处理和分析,可以揭示地表变化的规律和趋势,为城市规划、环境监测、资源管理等领域提供有力的支持和科学依据。
如何进行遥感数据的变化检测
如何进行遥感数据的变化检测遥感数据的变化检测是遥感技术应用领域中的重要任务之一。
随着遥感数据获取技术的不断发展和卫星传感器的不断升级,我们可以方便地获取到大量的高分辨率遥感影像数据。
这些遥感数据包含了地表的丰富信息,我们可以通过对这些数据进行变化检测来监测地表的变化情况,从而提供关于土地利用、环境保护、城市规划等方面的重要参考。
一、遥感数据的变化检测方法在进行遥感数据的变化检测之前,我们首先要选择合适的遥感影像数据。
一般来说,我们需要获取相同区域的两幅或多幅遥感影像数据,这些数据最好是在相似条件下采集的,以便减小观测误差。
在选择完遥感影像数据后,接下来就是进行变化检测的算法选择。
目前,主要的变化检测算法包括基于像素的变化检测、基于对象的变化检测和基于特征的变化检测。
基于像素的变化检测方法是最常用的方法之一。
它将遥感影像中的每个像素作为一个单元进行处理,通过比较两个时期的遥感影像像素值的差异来判断该像素是否发生了变化。
其中,最简单的方法是使用差值图像进行变化检测,即将两个时期的遥感影像做差,得到的差值图像中的像素值大于某个阈值则被判定为变化。
但是这种方法容易受到噪声和光照条件的影响,因此在实际应用中需要加入更多的处理步骤,如滤波、阈值分割等。
基于对象的变化检测方法则是将遥感影像中的一些有意义的对象作为一个单元进行处理。
通过将两个时期的影像进行配准和分割,然后利用对象间的特征信息进行变化检测。
这种方法相对于基于像素的方法更加稳定,能够有效地克服光照条件等因素带来的影响。
基于特征的变化检测方法则是根据地物对象在遥感影像中的特征信息进行变化检测。
这种方法通常利用图像的纹理、光谱值、形状等特征信息来进行变化检测,并结合一定的分类算法对变化进行判定。
这种方法需要对图像特征进行提取和选择,然后通过分类算法来判定变化。
二、变化检测的应用遥感数据的变化检测在许多领域都有着广泛的应用。
例如,在土地利用监测方面,通过遥感数据的变化检测可以及时发现土地利用的变化情况,为土地规划和管理提供数据支持。
地质灾害遥感监测技术的实施流程和注意事项
地质灾害遥感监测技术的实施流程和注意事项地质灾害是指由地壳运动或地质作用引发的造成人类生命财产损失的灾害事件,如地震、滑坡、泥石流等。
在地质灾害的预防和减轻工作中,遥感技术作为一种非接触式、全球性的监测手段,发挥着重要的作用。
本文将从实施流程和注意事项两个方面进行讨论。
一、实施流程1. 确定监测区域:地质灾害遥感监测需要明确监测的范围和区域。
根据历史灾害发生的情况、地质构造和地质条件等因素进行综合分析,确定具有较高灾害风险的区域。
2. 获取遥感数据:通过卫星遥感、航空摄影等手段获取高分辨率、多光谱或全谱的遥感图像数据。
这些数据包含了地表覆盖、地形高程、植被分布等信息,为地质灾害监测提供了基础数据。
3. 遥感图像预处理:遥感图像预处理是遥感监测的重要环节。
包括辐射校正、大气校正、几何校正等步骤,以消除图像中的噪声和光照影响,提高图像的可用性。
4. 地质灾害识别与提取:利用遥感图像进行地质灾害的识别与提取,采用目视解译或计算机自动解译的方式,将灾害信息从遥感图像中提取出来。
常用的方法有目标特征分析、变化检测等。
5. 灾害监测与分析:通过遥感监测手段,不断观察和记录地质灾害的演变过程,及时掌握灾害的发展态势。
同时,结合其他相关地质数据,进行灾害分析和评估,为风险防范和救援决策提供支持。
6. 灾后评估与监测报告:地质灾害遥感监测不仅可以在平时进行,还可以在灾后对损失进行评估。
通过对灾后遥感图像的对比分析,评估灾害的损失程度,并形成监测报告,为相关部门制定灾后补救和预防措施提供参考。
二、注意事项1. 数据质量:在进行遥感监测时,遥感图像的质量对结果的准确性至关重要。
因此,需注意遥感图像的分辨率、质量、时序等方面的要求,选择合适的数据源。
2. 数据处理:在进行图像预处理和地质灾害的识别与提取时,要注意选择合适的算法和方法,以提高遥感图像的信息提取效果。
同时,要重视对图像处理过程中的参数选择和计算精度控制。
3. 地质灾害类型:不同类型的地质灾害对遥感技术的要求和处理方法也不尽相同。
遥感影像变化检测算法及时序监测
遥感影像变化检测算法及时序监测遥感影像变化检测算法及时序监测是一项重要的遥感技术应用,旨在利用遥感影像数据的时序信息,快速、准确地检测和监测地表环境的变化情况。
随着遥感技术的飞速发展,其在资源环境监测、城市规划、自然灾害评估等领域的应用日益广泛,对于实现科学决策和精细管理具有重要意义。
一、遥感影像变化检测算法1. 基于阈值的变化检测算法基于阈值的变化检测算法是最简单、最常用的一种方法。
它通过设定阈值,将两个时期的遥感影像像素值之差与阈值进行比较,超过阈值的像素则被判定为变化区域。
该算法计算简单,速度快,但对光照、阴影等因素敏感,容易产生误检和漏检。
因此,在实际应用中需要结合其他算法进行进一步优化。
2. 基于统计的变化检测算法基于统计的变化检测算法通过建立统计模型,分析地物在不同时期的变化特征。
常用的统计模型有高斯模型、卡方模型等。
该算法能够考虑到像素间的关联性,提高了检测结果的准确性和稳定性。
然而,在面对大范围区域或多时期遥感影像时,统计模型的计算量较大,需要耗费大量时间和计算资源。
3. 基于时空关系的变化检测算法基于时空关系的变化检测算法利用遥感影像的时间序列数据,分析地物在时空上的变化规律。
例如,利用主成分分析等方法,提取出代表地物变化的关键特征,通过比较不同时期的特征向量来判断地物是否发生变化。
该算法能够克服光照、阴影等因素的干扰,对地物的长期动态变化具有较好的监测效果。
然而,在多时期影像的获取和处理过程中,需要解决遥感影像的对准、配准和分类等问题,对数据的要求较高。
二、时序监测的意义与应用1. 资源环境监测利用遥感影像的时序监测,可以及时了解资源环境的变化,包括耕地面积的变化、水体的扩张或退缩、林地的砍伐或恢复等。
这些信息为资源利用和环境保护提供了依据,帮助决策者做出合理的决策,推动可持续发展。
2. 城市规划城市的规模和结构在不同时期会发生变化,如城市扩张、土地利用变化等。
通过时序监测,可以及时掌握城市的发展动态,为城市规划提供科学依据和参考。
遥感变化检测原理
遥感变化检测原理一、引言遥感技术的快速发展为地表变化监测提供了有效的手段。
遥感变化检测是指通过对多期遥感影像进行比对和分析,来识别和量化地表物体在时间上的变化。
它可以广泛应用于城市更新、农田利用变化、森林覆盖变化等领域,为资源管理和环境保护提供科学依据。
二、遥感变化检测的基本原理遥感变化检测的基本原理是通过对多期遥感影像进行差异分析,找出地表物体在时间上的变化。
其主要分为以下几个步骤:1. 影像预处理遥感影像预处理是遥感变化检测的第一步,其目的是对采集到的遥感影像进行校正、增强和去噪等处理,以提高影像质量和准确性。
2. 影像配准多期遥感影像在空间上的配准是变化检测的关键步骤。
通过对多期影像进行精确的配准,可以消除由于拍摄角度、大气和地形等因素引起的影像差异,为后续变化检测提供准确的基础。
3. 影像分割影像分割是指将遥感影像分割成不同的地物或地物类别。
通过影像分割,可以将遥感影像中的地物进行识别和分类,为变化检测提供更精确的数据。
4. 变化检测变化检测是遥感变化检测的核心步骤,其目的是通过对多期遥感影像进行比对和分析,找出地表物体在时间上的变化。
常用的变化检测方法包括基于像素的差异检测、基于对象的差异检测和基于特征的差异检测等。
5. 变化分析变化分析是对检测到的变化进行分析和解释。
通过对变化区域进行统计分析和空间分布分析,可以揭示地表变化的规律和原因,为资源管理和环境保护提供科学依据。
三、遥感变化检测的应用遥感变化检测在许多领域都有广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例:1. 城市更新通过对多期遥感影像进行变化检测,可以及时发现城市建设和更新中的变化,为城市规划和管理提供科学依据。
例如,可以监测到新建的建筑物、道路和绿地等变化,以及旧建筑物的拆除和改造等变化。
2. 农田利用变化农田利用变化对农业生产和农村发展具有重要意义。
通过遥感变化检测,可以及时监测到农田的利用变化,如农田的扩张、收缩和转作他用等,为农业规划和粮食安全提供参考。
如何通过遥感技术监测地理环境变化
如何通过遥感技术监测地理环境变化在当今科技飞速发展的时代,遥感技术作为一种强大的工具,为我们监测地理环境变化提供了前所未有的可能性。
地理环境的变化对于人类的生存和发展具有深远的影响,从气候变化导致的冰川融化、海平面上升,到土地利用变化引发的生态失衡,以及自然灾害如地震、洪水等带来的破坏,都需要我们进行密切的监测和研究。
遥感技术凭借其独特的优势,在这一领域发挥着关键作用。
遥感技术,简单来说,就是在不直接接触目标物体的情况下,通过传感器获取目标物体的信息。
这些信息可以包括电磁波谱中的各种波段,如可见光、红外线、微波等。
传感器安装在卫星、飞机或者无人机等平台上,能够从高空对大范围的地面进行观测。
那么,遥感技术是如何具体监测地理环境变化的呢?首先,它可以通过监测土地利用和土地覆盖的变化来反映地理环境的改变。
比如,通过对不同时期的遥感影像进行对比分析,我们能够清晰地看到城市的扩张、农田的增减以及森林的砍伐情况。
在这个过程中,计算机图像处理技术发挥了重要作用。
通过图像分类、变化检测等算法,可以将遥感影像中的不同地物类型准确地识别出来,并确定其变化的范围和程度。
在监测植被变化方面,遥感技术也表现出色。
植被的生长状况、覆盖度以及生物量等信息都可以通过遥感数据获取。
常用的植被指数,如归一化植被指数(NDVI),能够反映植被的健康状况和生长活力。
通过长时间序列的 NDVI 数据监测,我们可以了解到植被的季节变化规律,以及在气候变化和人类活动影响下的长期变化趋势。
例如,干旱地区植被的减少可能预示着水资源的短缺和生态系统的退化。
对于水体的监测,遥感技术同样不可或缺。
它可以监测水体的范围、水质状况以及水位变化。
通过对水体反射率的分析,可以判断水体是否受到污染,以及污染的程度和范围。
同时,利用雷达遥感技术还能够精确测量江河湖海的水位变化,为洪水预警和水资源管理提供重要依据。
在监测气候变化方面,遥感技术也发挥着重要作用。
例如,通过监测冰川和积雪的范围变化,可以了解全球气候变暖的影响。
遥感图像中的变化检测和时间序列分析
遥感图像中的变化检测和时间序列分析遥感技术被广泛应用于地表变化的监测。
利用遥感图像数据,可以实现对大面积范围内的地表信息进行全面、精准的监测与分析。
而变化检测和时间序列分析是其中最重要、最基础的应用之一。
变化检测是以遥感图像为数据源,通过对同一地区多时相遥感图像的分析,检测并分析研究区域内地表特征、覆盖类型、土地利用等方面的变化。
遥感图像变化检测已经成为城市规划、生态环境评估、森林资源监测等领域中不可或缺的一个重要工具,具有广泛的应用前景。
时间序列分析是指一系列按照时间顺序排列的数据所形成的序列,是遥感数据中的常见数据形式之一。
时间序列分析主要通过对遥感图像序列数据的处理和分析,挖掘数据序列中所蕴含的信息,并剖析数据序列背后的物理及生态学特征、规律、趋势与变异等。
时间序列分析是遥感信息应用的重要手段之一,可以用于农业生态环境监测、农田作物生长监测等领域。
下面,我们将对变化检测和时间序列分析进行详细的介绍。
一、变化检测变化检测的主要目的是检测、识别不同时相或同一时相中不同区域的地表特征、覆盖类型、土地利用等方面的变化。
其核心原理是基于多时相遥感影像数据进行比对,通过图像处理、图像匹配等方法来发现、分析和提取出变化信息。
通过分析变化信息,可以较快较准地地反映一个地区内环境变化情况,便于对环境问题进行跟踪、分析和预测。
变化检测的流程一般包括以下几个步骤:1、获取多时相遥感数据:收集数幅遥感图像数据,这些数据之间时间跨度可以根据研究需求和采集周期而定,比如获取1980年、1990年、2000年这三个年份的遥感数据;2、遥感数据预处理:对获取的遥感数据进行辐射校正、大气校正、几何校正等预处理,以提高遥感数据的准确度和可靠性;3、遥感影像匹配:在多时相遥感影像间进行匹配,并运用图像处理算法消除遥感影像之间的几何差异;4、变化检测与分析:在完成遥感影像匹配后,通过像元比较或对象比较等方法,检测出变化部分,进而对变化和未变化的部分进行分析。
如何利用遥感影像进行土地变化监测和动态分析
如何利用遥感影像进行土地变化监测和动态分析遥感影像是一种重要的工具,它可以提供大范围的土地信息,帮助我们监测和分析土地变化。
本文将探讨如何利用遥感影像进行土地变化监测和动态分析。
首先,我们需要了解遥感影像的基本原理。
遥感影像是通过航空或卫星传感器获取地球表面信息的技术。
传感器可以测量不同波长的电磁辐射,并将其转换为数字图像。
这些数字图像代表不同类型的地物,如植被、水体、建筑等。
利用遥感影像进行土地变化监测的第一步是获取不同时间段的影像数据。
这可以通过卫星数据档案或地理信息系统(GIS)平台获得。
获取的影像数据应该包括至少两个时间点的图像,以便进行对比和分析。
土地变化监测的第二步是图像预处理。
这包括影像校正、噪声去除和影像配准等步骤。
影像校正可以消除由于传感器和地球表面几何形状的差异导致的影像失真。
噪声去除可以提高图像质量,并减少对结果分析的干扰。
影像配准可以将不同时间点的影像对齐,以便进行比较。
一旦预处理完成,我们就可以开始进行土地变化监测和动态分析。
一种常用的方法是基于图像分类的变化检测。
这可以通过将影像像元分配到不同的类别来实现,例如水体、植被和建筑等。
然后,我们可以比较不同时间段的分类结果,确定土地类型的变化。
除了图像分类,还可以利用变化向量分析来进行土地变化监测。
变化向量分析是一种基于像元间差异的方法,它可以定量地测量不同时间点的变化幅度和方向。
例如,在植被监测中,我们可以通过比较不同时间点的植被指数来确定植被的生长或减少。
这种方法对于研究自然灾害、城市扩张和土地利用变化等问题非常有用。
除了监测土地变化,遥感影像还可以进行土地动态分析。
这包括了解土地利用/覆盖变化的原因和影响。
通过对遥感影像进行时间序列分析,我们可以确定土地利用/覆盖变化的趋势和模式。
例如,我们可以观察农田的减少和城市扩张造成的土地转变。
这种分析对于制定土地管理策略和环境保护非常重要。
综上所述,遥感影像是一种强大的工具,可以用于土地变化监测和动态分析。
使用遥感技术进行环境变化监测的步骤
使用遥感技术进行环境变化监测的步骤随着科技的不断进步,遥感技术的应用范围越来越广泛,其中之一就是环境变化的监测和评估。
遥感技术通过获取遥远地表物体的光谱、热红外和雷达散射等信息,能够实时、全面地获取地球表面的大量数据。
本文将介绍使用遥感技术进行环境变化监测的步骤。
1. 选择合适的传感器在使用遥感技术进行环境变化监测之前,首先需要选择合适的传感器。
不同类型的传感器可以获取不同波段的信息,如可见光传感器、红外传感器和微波传感器等。
根据研究的目的和需要监测的环境变化类型,选择合适的传感器非常重要。
2. 获取遥感影像数据获取遥感影像数据是进行环境变化监测的基础。
遥感影像数据可以通过卫星、飞机、无人机等平台获取。
选择合适的平台和影像获取方式,根据监测区域的尺度和需要获取的分辨率来决定。
3. 图像预处理由于遥感影像数据受到大气、地表条件和传感器等多种因素的影响,需要进行图像预处理来消除这些干扰因素。
预处理包括大气校正、辐射校正、几何校正等。
通过预处理,可以获得更准确、可比性更强的影像数据。
4. 特征提取特征提取是环境变化监测的关键步骤。
通过遥感影像数据,可以提取出与环境变化相关的特征信息。
常用的特征包括植被指数、土地利用类型、水体分布等。
根据研究的目的和需求,选择合适的特征进行提取。
5. 数据分析与建模在获得特征信息后,需要进行数据分析和建模来探索环境变化的规律和趋势。
可以使用统计分析、机器学习等方法来分析和建立数据模型,从而预测和评估环境变化的趋势。
6. 结果验证与精度评价通过将遥感监测结果与实地调查数据进行对比,可以验证遥感监测的准确性和可靠性。
同时,还需要进行精度评价来评估监测结果的精度水平。
精度评价可以通过各种指标如准确性、召回率、精确率等来进行。
7. 结果展示与应用最后,将环境变化监测的结果进行展示和应用。
可以使用地理信息系统(GIS)等工具将监测结果可视化,并与其他数据进行融合分析,为环境保护和可持续发展提供决策支持。
土地覆盖变化遥感监测与评价的技术流程
土地覆盖变化遥感监测与评价的技术流程土地覆盖变化遥感监测与评价的技术流程,听起来好像很高大上的样子,其实咱们老百姓也能轻松理解。
就拿咱们家门口的小区来说吧,这个小区的土地覆盖情况可是咱们生活的重要组成部分哦!怎么才能知道小区的土地覆盖情况呢?这就要靠土地覆盖变化遥感监测与评价的技术流程来帮忙了!咱们要了解土地覆盖变化遥感监测与评价的技术流程是什么。
简单来说,就是通过卫星遥感技术,对地球表面的土地覆盖情况进行监测和评价。
这个过程分为几个步骤:第一,收集数据;第二,处理数据;第三,分析数据;第四,评估结果。
下面,咱们就来详细说说这几个步骤是怎么进行的吧!第一步,收集数据。
这一步可不是随便拍几张照片就能搞定的。
要想得到准确的数据,需要使用高分辨率的遥感卫星图像。
这些卫星图像可以清晰地显示出地球表面的各种特征,包括土地覆盖情况。
有时候卫星图像可能会受到天气、光线等因素的影响,导致数据不准确。
在收集数据的过程中,还需要对图像进行预处理,以提高数据的准确性。
第二步,处理数据。
收集到的数据可能有很多噪声和误差,需要进行处理,以减少这些干扰。
处理数据的方法有很多,比如滤波、校正等。
这些方法的目的就是让数据更加清晰、准确。
第三步,分析数据。
处理好的数据接下来就要进行分析了。
分析的目的是找出土地覆盖变化的规律和特点。
比如,哪些地区的植被覆盖率比较高?哪些地区的水体比较多?这些信息对于我们了解土地利用状况、制定环保政策等方面都非常重要。
第四步,评估结果。
分析完数据之后,就要对结果进行评估。
评估的目的是判断分析结果的可靠性和适用性。
如果评估结果显示某个地区的植被覆盖率偏低,那么就需要进一步研究原因,采取措施加以改善。
经过这几个步骤,咱们就可以得到关于土地覆盖变化的详细信息了。
这些信息对于我们了解地球环境、保护生态环境等方面都非常重要。
大家一定要重视土地覆盖变化遥感监测与评价的技术流程哦!。
9遥感变化检测
主要内容
遥感变化检测 变化检测主要步骤 变化检测实例
森林砍伐监测 林冠变化检测 农业用地变化监测
一、遥感变化检测
遥感变化检测是指从不同时间或不同条件下获取的统 一地区的遥感图像中,识别和量化地表类型的变化、 空间分布状况和变化量。
地表变化信息可以分为两种:
第一种是转化(Conversion),指土地从一种土地覆盖类 型向另一种类型的转化,也称为“绝对变化”;
变化检测算法 第一类 图像直接比较法 ①图像差值/比值法 ②光谱特征变异法 ③假彩色合成法 ④波段替换法 第二类 分类后比较法 第三类 直接分类法
信息提取一般方法 手工数字化方法 图像自动分类:监督分类、非监督分类、混合分
类 基于专家知识的决策树分类 面向对象的特征提取法 图像分割方法,等
4 、精度评定
2. 遥感数据的选择 (1)遥感系统 空间、光谱、时间、辐射分辨率 (2)环境条件 大气条件、 土壤湿度条件、 物候周期特点、 潮位等
3. 变化检测 (1)获取合适的变化检测数据 实地测量数据、遥感数据(基年、后续年) (2)多时相遥感数据预处理 几何校正、辐射校正 (3)变化检测 (4)变化信息提取
第二种是改变(Modification),指一种土地覆盖类型内 部条件(结构和功能)的变化,也称为“相对变化”。
二、变化检测主要步骤
1. 变化检)选择合适的土地利用/覆盖分类类别系统 (4)选择硬/模糊变化检测逻辑 (5)选择基于像元的或面向对象的变化检测
方法选择 确定分类所需的样本数 选择采样模式 获取地面参考实验信息 生成并分析变化检测误差矩阵
ENVI实验教程(7)实验七、遥感影像变化检测
ENVI实验教程(7)实验七、遥感影像变化检测一、实验目的熟悉遥感影像变化检测的主要方法熟练ENVI遥感影像变化检测流程和主要步骤掌握ENVI 常用变化检测工具二、实验基本要求认真阅读和掌握本实验的程序。
上机操作本模块的运行和应用。
保存与记录实验结果,并进行分析总结。
实验报告中要求有清晰的步骤及相应结果(图或表等)。
三、实验时间和地点地点:时间:四、实验条件硬件:PC电脑(Windows 10操作系统)软件:ENVI 5.1参考资料:《ENVI遥感图像处理方法》第12章使用数据:…\第12章遥感动态监测五、实验内容图像直接比较法分类后比较法流程化动态监测工具六、注意事项1、直接比较法中变化阈值的确定(自动阈值选择法与感兴趣统计分析法)2、变化检测前的预处理操作(影像匹配和辐射校正)七、实验主要步骤1.图像直接比较法(1) 将两时相影像同时打开,july_00_quac.img和july_06_quac.img。
(2) 在Toolbox中,单击/Change Detection/Change Detection Difference Map,分别选择前一时相影像july_00_quac.img一个波段,这里选择第四波段,选择后一时相影像july_06_quac.img的一个波段,这里选择第四波段。
(3) 在Compute Difference Map Input Parameters面板中。
(4) 选择一个路径输出。
(5) 结果查看和统计。
显示结果,在ToolBox中,打开/Classification/Post Classification/Class Statistics,统计各个变化。
2.分类后比较法(1) 打开两个时相的分类结果图ag_08_maxlike.img和ag_09_maxlike.img。
(2) 在Toolbox中,打开/Change Detection/Change Detection Statistics,选择ag_08_maxlike.img作为前时相分类图(Initial State),ag_09_maxlike.img作为后时相分类图(Final State)。
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多时相土地利用/覆盖变化监测研究方法及数据选取土地是一个综合的自然地理概念,它处于地圈-生物圈-大气圈相互作用的界面,是各种自然过程和人类活动最为活跃的场所。
地球表层系统最突出的景观标志就是土地利用和土地覆盖( Land Use and Land Cover)。
由于土地利用和土地覆盖与人类的生活、生产息息相关,而人类活动正以空前的速度、幅度和空前规模改变着陆地环境。
人类对土地资源的利用引起的土地利用和土地覆盖的变化是全球环境变化的重要因素之一,也是地球表面科学研究领域中的一个重要分支。
因此,土地利用和土地覆盖的动态监测(Land Use and Land Cover Monitoring)是国内外研究的热点,也是当前全球变化研究计划的重要组成部分。
由多时相遥感数据分析地表变化过程需要进行一系列图像处理工作,大致包括:一、数据源选择,二、几何配准处理,三、辐射处理与归一化,四、变化监测算法及应用等。
一、遥感数据源的选取不同遥感系统的时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率和辐射分辨率不同,选择合适的遥感数据是变化监测能否成功的前提。
因此,在变化监测之前需要对监测区域内的主要问题进行调查,分析监测对象的空间分布特点、光谱特性及时相变化的情况,目的是为分析任务选择合适的遥感数据。
同时,考虑到环境因素的影响,用于变化监测的图像最好是由同一个遥感系统获得,如果由于某种原因无法获得同一种遥感系统在不同时段的数据,则需要选择俯视角与光谱波段相近的遥感系统数据。
1时间分辨率这里需要根据监测对象的时相变化特点来确定遥感监测的频率,如需要一年一次、一季度一次还是一月一次等。
同时,在选择多时相遥感数据进行变化监测时需要考虑两个时间条件。
首先,应当尽可能选择用每天同一时刻或者相近时间的遥感图像,以消除因太阳高度角不同引起的图像反射特性差异;其次,应尽可能选用年间同一季节,甚至同一日期的遥感数据,以消除因季节性太阳高度角不同和植物物候差异的影响。
2空间分辨率首先要考虑监测对象的空间尺度及空间变异的情况,以确定其对于遥感数据的空间分辨率的要求。
变化监测还要求保证不同时段遥感图像之间的精确配准。
因此,最好是采用具有相同瞬时视场(IFOV)的遥感数据,如具有同样空间分辨率的TM图像之间就比较容易配准在一起。
当然也可以使用不同瞬时视场遥感系统获取的数据,如某一日期的TM图像(30m ×30m)与另一日期的SPOT图像(20m×20m),来进行变化监测,在这种情况下需要确定一个最小制图单元20m×20m,并对这两个图像数据重采样使之具有一致的像元大小。
一些遥感系统按不同的视场角拍摄地面图像,如SPOT的视场角能达到±27°,在变化监测中如果简单采用俯视角明显不同的两幅遥感图像,就有可能导致错误的分析结果。
例如,对一个林区,不均匀地分布着一些大树,以观测天顶角0°拍摄的SPOT图像是直接从上向下观测到树冠顶,而对于一幅以20°观测角拍摄的SPOT图像所记录的是树冠侧面的光谱反射信息。
因此,在变化监测分析中必须考虑到所用遥感图像观测角度的影响,而且应当尽可能采用具有相同或相近的俯视角的数据。
3光谱分辨率应当根据监测对象的类型与相应的光谱特性选择合适的遥感数据类型及相应波段。
变化监测分析的一个基本假设是,如果在两个不同时段之间瞬时视场内地面物质发生了变化,则不同时段图像对应像元的光谱响应也就会存在差别。
所选择的遥感系统的光谱分辨率应当足以记录光谱区内反射的辐射通量,从而最有效地描述有关对象的光谱属性。
但实际上不同的遥感系统并没有严格地按照相同的电磁谱段记录能量。
比较理想的是采用相同的遥感系统来获取多时相数据。
若没有条件,则应选择相接近的波段进行分析。
如SPOT卫星的波段1(绿)、波段2(红)和波段3(近红外)可以成功地用来与TM的波段2(绿)、波段3(红)和波段4(近红外),或与Landsat MSS的波段4(绿)、波段5(红)和波段7(近红外)进行对比。
4辐射分辨率变化监测中一般还应采用具有相同辐射分辨率的不同日期遥感图像,如果采用具有不同辐射分辨率的图像进行比较的话,需要把低辐射分辨率遥感图像数据转换为较高辐射分辨率的图像数据,当然这种转换并没有提高其原始数据的亮度值精度。
综上,选取合适的遥感影像数据源是变化检测的基础。
研究地表地物变化,首先要选择与研究地物的目标特征相匹配的数据源。
卫星遥感技术快速发展到今天,虽然从1100m分辨率的NOAA/AVHRR影像到不足1m分辨率的QuickBird影像都可以应用到土地利用/覆被变化研究中来,但根据监测尺度的不同,遥感数据的选择也有一定差异。
目前应用于地区尺度的土地利用/覆被变化研究主要选择Landsat、SPOT、IKONOS、QuickBird、CBERS等卫星的数据。
Landsat的MSS、TM、ETM+数据因其价格较便宜和存档数据丰富而被广泛应用,但当其应用于区域或全球尺度时,就会因数据费用昂贵、缺乏适当的分析方法和相配的技术而受到阻碍。
近年来,随着混合像元分解技术的发展,以NOAA/AVHRR影像为主要代表的低空间分辨率遥感影像越来越受到人们的关注,并逐渐应用到全球和区域尺度上的土地利用/覆被变化研究。
低空间分辨率的EOS/MODIS数据的应用也发展迅猛,美国发射的TERRA和AQUA 上搭载的MODIS传感器所获取的影像,同AVHRR影像相比,其波段数目、分辨率、数据接收和数据格式等方面都作了相当大的改进。
其可获取250m(1、2 波段)、500m(3~7 波段)和1000m(8~36 波段)的36个分布在0.405~14.385μm之间的波段数据,其中250 米分辨率的2个波段主要是对陆地的观测。
由于MODIS数据在波段和分辨率方面的改进,使得MODIS数据量大幅度地增加(大约相当于AVHRR同期数据量的18倍左右)。
另外MODIS 数据还实行全球免费接收,这就更促进了MODIS数据的广泛应用。
此外,一些学者经研究后得出一些特定目标变化探测的最小图像空间分辨率,同时也研究了时间分辨率对土地变化检测的影响,结果认为最小3~4 年的时间周期,才能用来较为精确地检测土地变化,提高时间间隔如1~2 年的时相图像,结果会更优。
一般来说,综合利用多种空间、时间、光谱遥感影像及地理信息数据有助于提高变化检测的精度。
但考虑到数据成本及各种传感器本身的特性,多源数据不易获取,因此应最大程度地利用多源数据的差异部分和减小多源数据的过多“冗余”。
二、几何配准处理几何配准处理是指利用地面控制点数据对不同时段的遥感图像进行精确的几何校正,及图像与图像之间的配准。
不同时相遥感图像之间的配准精度非常重要。
研究结果表明,对于变化检测来说,图像之间的配准误差(平均均方误差)应小于半个像元。
三、辐射处理与归一化用于变化监测的不同时相的遥感图像之间通常需要进行辐射度匹配与归一化处理。
即使对于那些已分别作过辐射校正处理的图像这种图像之间的辐射度匹配与归一化处理仍然是必要的。
图像之间的辐射度匹配与归一化是以一幅图像的直方图为基础,将其他图像的直方图与之匹配。
其主要目的是保证不同时段图像上像元亮度值的可对比性。
四、多时相土地利用/覆盖变化监测研究方法不同时相的遥感图像经过以上的几何配准和辐射校正处理后,就需要选取不同的算法来增强和区分出相对变化的区域。
随着卫星遥感技术的快速发展,当前的多时相土地利用/覆盖变化监测研究方法非常多,研究人员纷纷从不同的角度进行了总结分类,可把它们归为光谱类型特征分析、光谱变化向量分析和时间序列分析等三类以及一些新的检测方法。
光谱类型特征分析方法主要基于不同时相遥感图像的光谱分类和计算,确定变化的分布和类型特征;光谱变化向量分析方法基于不同时间图像之间的辐射变化.着重对各波段的差异进行分析,确定变化的强度与方向特征;时间序列分析则是强调利用遥感连续观测数据分析地面监测对象的变化过程与变化趋势。
1. 光谱类型特征分析方法1)多时相图像叠合方法在图像处理系统中将不同时相遥感图像的各波段数据分别以R(红)、G(绿)、B(蓝)图像存储,从而对相对变化的区域进行显示增强与识别。
例如,在土地利用变化监测中,利用三个时相的SPOT-Pan图像分别赋予红、绿、蓝色。
若早期的SPOT图像用红色表示,后期的图像用绿色和蓝色表示,往往由低反射率到高反射率的地表变化(如植被到裸地)显示为青色(cyan),而由高反射率到低反射率的地表变化(如裸地到居住区)则可显示为红色。
变化区域由于其对应的亮度值变化,可以在叠合图像上得到清楚的显示。
一般反射率变化越大,对应的亮度值变化也大,可指示对应的地表土地利用方式已经发生了变化;而没有变化的地表常显示为灰色调。
这种叠合分析方法可以直观地显示两到三个不同时相的变化区域,便于目视解译,但无法定量地提供变化的类型和大小。
2)图像代数变化检测算法图像代数(Algebra)算法是一种较简单的变化区域及变化量识别方法,包括图像差值与图像比值运算。
图像差值:将一个时间图像的像元值与另一个时间图像对应的像元值相减。
在新生成的图像中,图像值为正或为负则是辐射值变化的区域,而没有变化的区域图像值为0。
在8bit 图像中,像元值范围为0~255,其图像差值的范围为-255~255.由于差值往往为负值,故可加一个常量C。
差值图像的亮度值常近似高斯分布,没有变化的像元多集中在均值周围,而变化的像元分布在直方图的两翼。
图像比值:将一个时间图像的像元值与另一个时间图像对应的像元值相除。
新生成的比值图像的值域范围为0~255,没有变化的区域图像值为1。
植被指数差值法:利用光学传感器近红外波段与红波段对植被的显著的响应差,通过比值突出植被信息,再通过阈值提取植被信息和非植被信息。
由于植物普遍对红光强烈吸收和对近红外光强烈反射,因此红光和近红外波段之间的比值有利于提高光谱差异。
利用波段间比值图像主要有二个优点:不同地物特征的光谱响应曲线差异可能会在比值图像中得到进一步增强;比值能压抑地形效应并对辐射差异进行一定程度的归一化。
图像回归法:首先假定时相Ⅰ的像元值是另一时相Ⅱ像元值的一个线性函数,通过最小二乘法来进行回归,然后再用回归方程计算出的时相Ⅱ的预测值来减去时相Ⅰ的原始像元值,从而获得二时相的回归残差图像。
以阈限方法确定变化区域。
经过回归处理后的遥感数据在一定程度上类似于进行了辐射校正的相对校正,因而能减弱多时相数据中由于大气条件和太阳高度角的不同所带来的不利影响。
从以上方法可以看出,直接比较法大多通过阈值来确定变化区域,所以阈值的确定在这种方法中显得尤为重要。
为了从差值或比值图像上勾画出明显变化区域,需要设置一个阈值(threshold),将差值或比值图像转换为简单的变化/无变化图像,或者正变化/负变化图像,以反映变化的分布和大小。