全 文 ： 第 vz卷 第 w期u s s t年 z 月
林 业 科 学
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‘⁄∂Œ在澜沧江流域山区林地覆盖遥感监测中的应用研究
甘 淑 何大明
k云南大学 昆明 yxss|tl
袁希平
k昆明理工大学 昆明 yxssxtl
关键词 } ‘⁄∂Œo澜沧江 o林地覆盖 o遥感监测
收稿日期 }usss2sv2tv ∀
基金项目 }国家自然科学基金/九五0重点项目kw|yvtsusl和云南省自然科学基金/九五0重点项目k|y⁄stul ∀
ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΡΕΜΟΤΕ ΣΕΝΣΙΝΓ ΜΟΝΙΤΟΡΙΝΓ ΦΟΡΕΣΤ ΧΟς ΕΡ
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Κεψ ωορδσ} ‘⁄∂Œo¤±¦¤±ª •¬√¨ µoƒ²µ¨¶·¦²√¨ µo• °¨²·¨ ¶¨±¶¬±ª °²±¬·²µ¬±ª
澜沧江流域处于澜沧江 ) ) ) 湄公河国际河流上游山地区域 o生态环境复杂 !特殊 o生态系统十分脆
弱 ∀由于林地覆盖状况与流域山地土壤侵蚀 !滑坡 o水资源恶化 o以及与高山野生动植物消失 !遗传性物
种多样性迅速减少等区域环境退化问题有着非常密切的关系 o因此 o在流域整体综合开发研究中 o及时 !
快速地获得对维护山地生态系统非常关键 !敏感的林地覆盖宏观状况的监测 o对于澜沧江 ) ) ) 湄公河国
际河流的可持续发展研究是非常必要的 ∀这里就利用 ‘⁄∂Œ进行山区林地覆盖快速遥感监测的技术展
开应用研究 o以期为较大区域的澜沧江流域林地覆盖快速监测提供实用 !可行的技术支持 ∀
t 试验材料与工作平台
在澜沧江流域山区林地覆盖遥感监测技术研究中 o研究资料来自于现有数据质量较好的 tvs p ww
景 אz个波段的遥感影像数据 o拍摄时间为 t||y年 u月 ∀另外还有相应地区的 tΒxssss !tΒtsssss比例
尺地形图 otΒzxsss土地利用现状调查图 o以及有关数据统计资料等 ∀对 tvs p ww景遥感影像经空间投
影变换纠正处理后 o具体地理定位信息如表 t所列 ∀
表 1 13044 景 Τ Μ遥感影像地理定位信息列表
Ταβ .1 Γεοσπατιαλλοχατιον ινφορµατιον αβουτ ιµαγε οφ νυµβερσ13044 ΤΜ
左上角 ײ³¯¨©· 右下角 …²·²° µ¬ª«· 大小 ≥¬½¨ 中心 ≤ ±¨·¨µ
纬度 ¤·¬·∏§¨ uvβ wsχx{1|uδ uuβ tuχt{1wuδ tβ u{χws1xsδ uuβ xyχw|1xsδ
经度 ²±ª¬·∏§¨ tssβ ttχuu1xzδ tsuβ tyχuw1xxδ uβ sxχst1|{δ tstβ twχtw1wuδ
林地覆盖遥感监测研究的工作平台是建立在专用遥感数字图像处理系统之上的 ∀在本研究中 o依
据现有条件 o研究工作平台建立在 ∞• ¤³³¨µ专用遥感数字图像处理系统工作站版本 x1s之上 ∀支持
∞• ¤³³¨µ专用遥感数字图像处理系统的硬件有 ≥ŠŒ图形工作站 w台 o内存 yw…o硬盘 u1zyzŠ…∀微机
ts台 o通过以态网互联并与工作站相连接 ∀
u 研究方法选用与试验设计实施
u1t ‘⁄∂Œ方法 林地覆盖遥感监测的实质 o就是要应用遥感技术手段识别地表林地覆盖类别 !获取林
地覆盖类别的数量 !空间分布状况及其在时间维的动态变化状况等信息 ∀
目前 o遥感图像计算机自动分类中 o技术较为成熟而常用的是基于光谱统计模式识别的方法 ∀ ‘⁄2
∂Œk‘²µ°¤¯¬½¨ §⁄¬©©¨µ¨±¦¨ ∂ ª¨¨·¤·¬²± Œ±§¨¬l是一种最具有灵活多变特性 !易于实施 !且效果显著的特征变换
处理技术 o其实质是非线形地把特征空间中的集群分布影射为低一维的集群分布 ∀由于该变换具有对
特征空间中不同集群实现不同程度的非线形的压缩或拉伸 o因此可达到对特征的增强目的 o同时 o还具
有减弱遥感图像中地形起伏 !大气朦翳及太阳入射角等对影像灰度值的影响 ∀在山区林地覆盖监测研
究中 o选用并构建适合于特定区域的比值变换算法 o是一种非常重要的特征变换处理技术方法 ∀
对于 א 多波段数字影像 } ‘⁄∂Œ€ אw p אvאw n אv
由于澜沧江流域云南段为典型山区 o应用比值变换可以获得减弱地形因素的效果 o因此在研究中应
用基于该比值特征变换进行分类组织实施具有非常有效的作用 o具体效果在下面将做进一步地讨论 ∀
u1u 试验设计实施 澜沧江流域云南段生态背景较为复杂 o地形 !地貌复杂多样 o生物多样性突出 o土
地覆盖类型繁杂 ∀这一方面可提供丰富的光谱特征 o利于遥感监测中山区土地覆盖的类别信息提取 o但
由于许多亚类 !子亚类光谱特征的相似性 o山区地物间的相互立体掩映 !山区地形因素影响等 o又给山区
土地覆盖分类遥感监测带来许多特殊的困难 ∀
对于多种覆盖类别的山区地表覆盖分类信息提取 o某种判别规则 o或分类判决函数 o通常就一个特
征变换或波段选取组合 o往往只适合于某些类别信息分离提取 o不可能精确可靠地获得所有覆盖分类类
别信息 ∀因此 o在样区林地覆盖遥感监测研究中 o运用递阶层次结构于分类信息提取组织实施过程中 ∀
一层次基于 ‘⁄∂Œ特征选取的分类方法分类组织实施 研究区为澜沧江流域下游山区 o林地覆盖
用地高达整个样区总面积的 yy h o林地覆盖为研究区山地景观生态的本底景观要素 ∀通过对样区
אxwv波段数字影像的彩色合成显示及增强处理 o利用人机交互识读也可看出同样的结果 ∀
针对研究区这一实际状况 o对于样区的林地覆盖类别的信息提取 o在第一层次上 o首先采用对于分
离提取绿色植被特征效果较好 !而且能对山区地形因素影响具有减弱及消除效果的比值或 ‘⁄∂Œ变换
进行特征选取 o采用阈值构造算法提取林地覆盖 o同时通过掩膜非林地覆盖分离提取林地覆盖 ∀
在具体研究中 o通过 ‘⁄∂Œ变换处理 o将原始 אw !אv波段灰值数字映射为对应像元灰值范围为
p s1yww到 s1zut的利于植被分离的 ‘⁄∂Œ变换特征波段 ∀对该 ‘⁄∂Œ变换特征波段进行缺省线性变换
增强处理 o然后参考土地利用现状图及利用 ∞• „°∞• 动态连接窗口功能 o参照组合信息含量最好的
אxwv彩色合成影像显示窗口所实施的人机交互解译结果 o试验随机抽样测定林地覆盖 ‘⁄∂Œ变换特
征值 o最后采用阈值构造算法 }Œƒ ‘⁄∂Œ s1tx ׋∞‘林地覆盖 ∞≥∞非林地覆盖 ∀
二层次基于 ‘⁄∂Œ变换特征波段的无监督分类组织实施 为进一步获得流域山区林地覆盖度的信
息 o参考土地利用现状图及 אxwv彩色合成影像 o基于 ‘⁄∂Œ变换特征波段 o先进行算法处理 }Œƒ ‘⁄∂Œ
s1tx ׋∞‘‘⁄∂Œ ∞≥∞s ∀如此掩膜去除非林地覆盖的 ‘⁄∂Œ值 o然后对林地覆盖的 ‘⁄∂Œ值直接采用无
监督分类方法进行进一步的分类处理 o获得高覆盖 !中覆盖和低覆盖三种林地覆盖类别 ∀
在研究中 o曾设计组织实施在这里采用无监督分类方法直接将原始波段组合作为特征参与林地覆
盖类型分类处理 o但由于山区地形阴影作用影响 o分类效果明显较差 o特别是山体较大的阴坡上的林地
覆盖多被分为非林地类别 ∀因此最后采用上述 ‘⁄∂Œ变换结果作为选取特征进行无监督分类 o较大程
xvt 第 w期 甘淑等 }‘⁄∂Œ在澜沧江流域山区林地覆盖遥感监测中的应用研究
度上减弱了山区地形阴影作用影响 o获得较好分类效果 ∀
v 监测结果评价与分析
针对澜沧江流域山区林地覆盖遥感监测技术研究中所确定的具体研究方案 o结果评价通过采用构
建误差矩阵实施相应地精度分析比较 ∀具体地 o对一层次分类监测结果的林地与非林地 o针对应用 ‘⁄2
∂Œ分类结果 o最后构建得混淆矩阵并计算相应的精度统计参量如表 u ∀
表 2 一层次基于 Ν∆ςΙ的分类误差矩阵 ≠
Ταβ .2 Ερρορ Ματριξ οφτηε Φιρστ2σταγε Χλασσιφιχατιον βασεδ ον Ν∆ςΙ
林地 ƒ²µ¨¶·¦²√¨ µ 非林地 ˜±©²µ¨¶·¦²√¨ µ Ξι n ΥΑ
林地 ƒ²µ¨¶·¦²√ µ¨ |t tt tsu s1{|u
非林地 ˜±©²µ¨¶·¦²√¨ µ | {| |{ s1|s{
Ξ n ι tss tss uss
ΠΑ s1|t s1{| ΟΑ€ s q|s
≠ }Ξι n为第 ι类分类类别抽样数累计值 oΞ n ι为第 ι类参考类别抽样数累计值 oΥΑ为用户
精度 oΠΑ为过程精度 oΟΑ为整体精度 ∀
Ξι n¬¶¶¤°³¯¨·²·¤¯ ²©¦¯¤¶¶¬©¬¨§·¼³¨ ι oΞ n 鬶¶¤°³¯¨·²·¤¯ ²©µ¨©¨µ¤±¦¨ ·¼³¨ ι oΥΑ¬¶∏¶¨µ. ¶¤¦¦∏µ¤¦¼o
ΠΑ¬¶³µ²§∏¦¨µ. ¶¤¦¦∏µ¤¦¼oΟΑ¬¶²√ µ¨¤¯¯¤¦¦∏µ¤¦¼q
由表 u可看出 o在基于
‘⁄∂Œ进行澜沧江流域云南
段林地覆盖监测分类中 o分
类结果较好 ∀其中整体精度
达 |s h o过程精度林地为
|t h o非林地为 {| h o用户
精度林地为 {|1u h o非林地
为 |s1{ h ∀
分析获得该分类效果的
原因 o一是由于采用了作为
具有比值特性的 ‘⁄∂Œ特征
变换处理 o较好地减弱山区
地形阴影对分类效果的作用影响 ~二是分类类别仅考虑林地与非林地两种类别 o基于 ‘⁄∂ 变换后 o具有
明显植被特征的林地与山区其它类别具有较好的分离性 ~第三个原因是与澜沧江流域研究区本身山区
自然状况与土地覆盖史状况所决定 o澜沧江下游地区 o地形 !地貌复杂 o气候潮湿温和 o林地覆盖面积大 o
而且相对集中成片 o因此基于上述遥感监测方案组织实施 o林地覆盖监测可获得较好的分类过程精度 ∀
对第二层次分类监测结果 o由于对林地覆盖进行的是按植被指数大小所做的覆盖度无监督分类 o而
针对澜沧江流域综合开发研究的目的在于监测获取对林地覆盖总体状况的需求 o而对林地覆盖程度实
际的郁闭度并未做具体定量规定 o因此对第二层次的林地覆盖监测分类结果不做专题分类精度分析 ∀
w 结语
在应用 א 遥感图像进行林地覆盖监测的计算机分类技术中 o一般常用直接基于原始波段 אw !
אv !אu参与 o利用最大似然法k≤ o¤¬¬°∏° ¬®¨ ¬¯«²²§ ≤¯ ¤¶¶¬©¬¦¤·¬²±l的监督或无监督分类获得分类
结果 ∀在以山地为主体的澜沧江流域 o由于自然 !生态背景的特殊复杂性 o通过试验表明 o直接搬用上述
方法将导致难于接受的分类精度 ∀因此 o本文通过基于 ‘⁄∂Œ特征变换处理方法进行林地覆盖遥感监
测技术应用试验研究 o以期为较大区域的澜沧江流域林地覆盖快速监测探索实用 !可行的技术途径 ∀初
步的研究结果表明 o该技术方法具有较好的实用性 o其操作处理简单可行 o监测结果精确可靠 o非常适用
于目的在于宏观 !快速监测获取大区域山区林地覆盖总体状况的澜沧江流域综合开发研究的需要 ∀
参 考 文 献
孙家柄 o舒宁 o关泽群 1 遥感原理 !方法和应用 1 北京 }测绘出版社 ot||z outz ∗ vwu
刘纪远 1中国资源环境遥感宏观调查与动态研究 1北京 }中国科学技术出版社 ot||y oz ∗ tx
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