最新12遥感动态监测汇总.docx

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最新12遥感动态监测汇总

12-遥感动态监测

第12章遥感动态监测

本章主要介绍以下内容：

（1）遥感动态监测技术

（2）图像直接比较法工具

（3）分类后比较法工具

（4）林冠状态遥感状态监测实例

（5）农业用地变化监测实例

12.1遥感动态监测技术

遥感动态监测过程一般可分为三个步骤，

1.数据预处理

（1）在进行变化信息检测前，需要考虑以下因素对不同时相图像产生的差异信息。

●传感器类型的差异：

●采集日期和时间的差异：

●图像像元单位的差异：

●像素分辨率的差异：

●大气条件的差异：

●图像配准的精度：

2.变化信息检测

根据处理过程可分为以下三类：

（1）图像直接比较法

（2）分类后比较法

（3）直接分类法

3.变化信息提取

变化信息提取可以归纳为从图像上提取信息，有以下方法供选择：

●手工数字化法

●图像自动分类

●监督分类

●非监督分类

●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

12.2图像直接比较法工具

ENVI中的图像直接比较法工具包括ComputeDifferentMap工具和ImageDifference工具。

12.2.1ComputeDifferentMap工具

ComputeDifferentMap工具对两个时相的图像作波段相减或者相除，设定的阈值对相减或相除的结果进行分类。

这个工具的详细操作过程如下：

在ENVI主菜单中，选择BasicTools→ChangeDetection-→ComputeDifferenceMap。

在SelecttheInitialStateImage文件选择对话框中，从前一时相图像中选择一个波段，单击OK按钮；在SelecttheFinalStateImage文件选择对话框中，从后一时相图像中选择一个与前面相同的波段，单击OK按钮，打开ComputeDifferenceMapInputParameters对话框。

图12.1ComputeDifferenceMapInputParameters对话框

12.2.2ImageDifferent工具

ImageDifferent工具可以检测两个时相图像中增加和减少两种变化信息，适合获取地表绝对变化信息。

它集成在ENVIEX视图下，采用流程化操作方式。

首先通过以下方式启动ENVIZoom视图。

第一步启动ImageDifference

（1）在ENVIZoom中，选择File→Open打开july_00_quac.img和july_06_quac.img图像。

（2）在工具栏中，单击按钮，利用Portal功能浏览这两个图像相同区域地表变化情况。

（3）在Toolbox列表中，双击ImageDifference选项，打开FileSelection对话框，分别为Time1File选择july_00_quac.img和Time2File选择july_06_quac.img。

单击Next按钮，打开ImageDifference对话框。

图12.2ImageDifference对话框

第二步变化信息检测

在ImageDifference对话框中，设置变化信息检测方法。

提供两种方法：

（1）波段差值

（2）特征指数差

图12.3设置变化信息检测

图12.4

第三步变化信息提取

可以从变化信息检测结果中提取三种变化信息

图12.5

第四步输出变化信息

图12.6输出变化信息

12.3分类后比较法工具

12.3.1ChangeDetectioStatistics工具

（1）ENVI主菜单中，选择BasicTools→ChangeDetection→ChangeDetectionStatistics。

（2）在SelecttheInitialStateImage文件选择对话框中，从前一时相图像中选择一个波段，单击OK按钮；在SelecttheFinalStateImage文件选择对话框中，从后一时相图像中选择一个与前面相同的波段，单击OK按钮，打开DefineEquivalentClasses对话框。

图12.7DefineEquivalentClasses对话框

（3）在DefineEquivalentClasses对话框，如果两个分类名称一致，系统自动将InitialStateClass和FinalStateClass对应；否则，手动选择。

（4）在左边列表中选择一个分类类别，在右边选择对应分类名称，单击AddPair按钮。

（5）重复（4）步骤，直至所有需要分析的分类类别一一对应。

单击OK按钮，打开ChangeDetectionStatisticsOutput对话框。

（6）选择生成图像表示单位。

（7）单击OK按钮，执行计算。

图12.8ChangeDetectionStatisticsOutput对话框

12.3.2ThematicChange工具

（1）在ENVIEX中，选择File→Open打开两个分类图像。

（2）在Toolbox列表中，双击ThematicChange选项，打开FileSelection对话框，分别为Time1ClassificationImageFile选择前一时间的分类图像和Time2ClassificationImageFile选择后一时间的分类图像。

单击Next按钮，打开ThematicChange对话框。

图12.9ThematicChange对话框

（3）在ThematicChange对话框中，如果两个分类图像中分类数目和分类名称都一样，OnlyIncludeAreasthatHaveChange选项可选，当选择这个选项时，未发生变化的分类全班归为并命名为“noChange”。

单击Next按钮，进入ClearUp对话框。

（4）Clearup对话框的作用是移除椒盐噪声和去除小面积斑块。

（5）单击Next按钮，打开Export对话框。

单击Finish按钮，输出结果。

12.4林冠状态遥感动态监测实例

林冠是森林与大气相互作用的关键界面，林冠状态主要包括林隙、绿叶生物量、林木树叶量等方面的内容，它反映了森林的健康状况。

林冠状态变化包括了自然因子引起的如病虫害、林火、干旱等引起的较大面积的林冠变化、由大风等灾害引起的林隙变化以及树冠和林冠的正常变化等内容。

主要技术路线：

对不同实相的同一种植被指数作差值运算得到植被指数差，这些植被指数差能反映两个时间段森林林冠变化状况；确定一定的阈值范围，阈值范围反映监测区森林健康状态情况，即林冠状态的变化，从而提取虫害受灾区域。

技术流程如图所示。

ENVI提供SPEAR流程化图像处理工具，它将现有的一些图像处理功能集成在一个界面下，采用流程化的向导式操作方式，包含16个流程化图像处理模块：

●异常检测

●变化检测

●GoogleEarth连接工具

●图像对地图（Image-map）几何校正

●独立主成分分析

●道路信息提取

●水体信息提取

●元数据浏览

●基于地形正射校正

●PanSharpening图像融合

●水相对深度分析

●波谱相似地物提取

●图像分类工具

●植被覆盖分析

●图像垂直条纹去除

●船只提取

12.4.1林区提取

这一步是通过植被指数阈值分割的方法将林区从图上提取出来，生成感兴趣区并应用于后面的步骤，提高检测精度和减少计算量。

（1）在ENVI主菜单中，选择Transform→NDVI，在文件选择对话框中选择oct_07_2002.img文件，单击OK按钮。

（2）在NDVICalculationParameters对话框中，在InputFileType选项中选择LandsatTM,选择输出路径及文件名QB_NDVI.img，单击OK按钮，执行NDVI计算。

（3）在ENVI主菜单中，选择BasicTools→RegionofInterest→BandThresholdtoROI，在文件对话框中选择QB_NDVI.img，单击OK按钮，在打开的对话框中设置参数：

MinThreshValue:

0.3

MaxThreshValue:

1

单击OK按钮，执行操作。

（4）在Display中显示oct_07_2002.img，选择Tools→RegionofInterest，可以看到森林的感兴趣区。

在ROITools对话框中，选择File→SubsetDataviaROIs,选择Oct_07_2002.img，用ROI将图像中的森林裁剪输出（oct_07_2002_subset.img）。

（5）用同样的方法将aug_25_2007.img中的森林裁剪输出（aug_25_2007_subset.img）

12.4.2林冠变化检测

数据预处理和林冠变化检测在SPEAR工具中完成，操作过程如下：

（1）在ENVI主菜单中，选择Spectral→SPEARTools→ChangeDetection,打开ChangeDetection对话框进行以下操作：

（2）在Co-registratioParameters对话框中，完成两幅图像精确配准。

进行以下操作：

（3）在ReviewTiePoints对话框中，设置MaximumallowedRMSpeiGCP为1，单击Apply按钮。

其他按照默认，单击Next按钮，进入CheckCo-Registration对话框。

（4）单击按钮，对配准的两幅图像进行目视对比。

单击Next按钮，进入ChangeDetectionMethods对话框。

（5）在ChangeDetectionMethods对话框中，提供四大类变化监测方法：

（6）在ExamineResults对话框中，提供以下浏览变化检测结果的工具。

（7）单击Next按钮进入最后一步。

（8）单击Finish按钮完成此流程的操作。

12.4.3提取森林健康变化信息

此步骤是从第二个步骤中得到的NDVI差值结果中提取森林健康变化信息，采用阈值分割的方法。

阈值法是一种简单有效的图像分割方法，它将图像的灰度级分为几个部分，选用若干个阈值来确定图像的区域。

阈值分割一步分为两个步骤：

首先，确定图像的分割阈值；然后，分割图像。

一般利用图像的直方图寻找分割阈值。

若图像由多个特征区域构成，则其直方图呈现多峰现象，每个峰值对应一个区域，以谷值点位或凸值点位阈值划分相邻峰值。

本例提取的是森林受灾区，将受灾区分为严重区和一般区。

（1）在Display窗口中显示Diff波段，即NDVI

（2）在主图像窗口中，选择Enhance→InteractiveStretching，打开显示图像的直方图，滑动其中的一条垂直虚线靠近0值去，从左下角获取一个阈值；继续移动虚线滑到左边凸值点位，从左下角获取第二个阈值

（3）在主图像窗口中，选择Overlay→DensitySlice

（4）在DensitySlice对话框中，进行以下操作

（5）为了得到更好的结果，用分类后处理工具优化监测结果。

12.5农业用地变化监测实例

整个过程包括LandsatTM农业用地分类和农业用地变化信息提取两部分。

详细操作过程如下所述。

第一步LandsatTM农业用地分类

（1）