基于SPOT5衛(wèi)星影像與遙感技術(shù)的濕地調(diào)查實(shí)驗(yàn)研究

程建新 王樹(shù)文

摘 要：本文探討基于遙感計(jì)算機(jī)監(jiān)督分類(lèi)技術(shù)提取濕地信息，對(duì)2012年天津市濕地的進(jìn)行調(diào)查，監(jiān)測(cè)河湖為代表的濕地等專(zhuān)題因子遙感解譯標(biāo)志的建立，為本區(qū)域生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供數(shù)據(jù)和決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：遙感 計(jì)算機(jī)解譯 影像分類(lèi) 濕地調(diào)查

中圖分類(lèi)號(hào)：P23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0039-02

天津市地處渤海灣頂，九河下梢，有數(shù)萬(wàn)公頃淺海域和沼澤、灘涂，水庫(kù)和縱橫交錯(cuò)的河流，星羅棋布的坑塘洼淀。天津市濕地含有海岸濕地、河流濕地、湖泊濕地等，為物種多樣性提供了良好的生態(tài)環(huán)境。北大港、團(tuán)泊洼、大黃堡、爾王莊、七里海等濕地按國(guó)際評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的分類(lèi)，都屬于相當(dāng)重要的等級(jí)。如何保護(hù)和合理開(kāi)發(fā)利用濕地，成為保護(hù)天津城市生態(tài)環(huán)境與促進(jìn)天津經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展重要課題，本人提出了利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)天津濕地的狀況，希望為相關(guān)部門(mén)提供參考作用。

1 濕地的分類(lèi)

濕地分為人工濕地和天然濕地兩大類(lèi)詳細(xì)分類(lèi)如表1所示。本論文研究的濕地范圍僅為天津海岸線以上的濕地，并不包括海岸線以下至低潮時(shí)水深不超過(guò)6 m的水域。

2 濕地地物光譜特征與識(shí)別研究

濕地的光譜特征主要是由水本身物質(zhì)的組成決定的，但是又受到了各種水狀態(tài)的影響。水體的反射主要在藍(lán)綠光波段，其他波段吸收都很強(qiáng)，特別到了近紅外波段吸收就更強(qiáng)。地表較純潔的自然水體對(duì)0.4～2.5μm 波段的電磁波吸收明顯高于絕大多數(shù)其它地物。

3 監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)源

SPOT衛(wèi)星是法國(guó)空間研究中心（CNES）研制的一種地球觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)。“SPOT”系法文Systeme Probatoire dObservation dela Tarre的縮寫(xiě)，意即地球觀測(cè)系統(tǒng)。

每一影像覆蓋面積60×60km2。當(dāng)進(jìn)行側(cè)向（可達(dá)27°）掃描時(shí)，每一影像覆蓋面積為80×80 km。

SPOT衛(wèi)星的普段參數(shù)：（1）綠譜段（500～590 nm）：該譜段位于植被葉綠素光譜反射曲線最大值的波長(zhǎng)附近，同時(shí)位于水體最小衰減值的長(zhǎng)波一邊，這樣就能探測(cè)水的混濁度和10～20 m的水深。（2）紅譜段（610～680 nm）：它可用來(lái)提供作物識(shí)別、裸露土壤和巖石表面的情況。（3）近紅外譜段（790～890 nm）：能夠很好的穿透大氣層。在該譜段，植被表現(xiàn)的特別明亮，水體表現(xiàn)的非常黑。紅和近紅外譜段的綜合應(yīng)用對(duì)植被和生物的研究是相當(dāng)有利的。

此次監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)用的是2011年的SPOT衛(wèi)星數(shù)據(jù)，包含紅、綠、和近紅外3個(gè)波段。

4 濕地信息提取

4.1 監(jiān)督分類(lèi)法

采用監(jiān)督分類(lèi)的方法，利用航天遙感數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)業(yè)判讀，依照濕地分類(lèi)在影像上提取2011年的濕地信息。監(jiān)督分類(lèi) （supervised classification）又稱訓(xùn)練場(chǎng)地法，是以建立統(tǒng)計(jì)識(shí)別函數(shù)為理論基礎(chǔ)，依據(jù)典型樣本訓(xùn)練方法進(jìn)行分類(lèi)的技術(shù)。即根據(jù)已知訓(xùn)練區(qū)提供的樣本，通過(guò)選擇特征參數(shù)，求出特征參數(shù)作為決策規(guī)則，建立判別函數(shù)以對(duì)各待分類(lèi)影像進(jìn)行的圖像分類(lèi)，是模式識(shí)別的一種方法。要求訓(xùn)練區(qū)域具有典型性和代表性。判別準(zhǔn)則若滿足分類(lèi)精度要求，則此準(zhǔn)則成立；反之，需重新建立分類(lèi)的決策規(guī)則，直至滿足分類(lèi)精度要求為止。常用算法有：判別分析、最大似然分析、特征分析、序貫分析和圖形識(shí)別等。

這里采用最大似然法：假定每個(gè)波段中的每類(lèi)的統(tǒng)計(jì)都呈現(xiàn)正態(tài)分布，并將計(jì)算出給定象元都被歸到概率最大的哪一類(lèi)里。

4.2 濕地信息提取實(shí)驗(yàn)

為了便于有效地分析和研究，通常選擇能夠反映地物信息的最佳的波段，它們反映了圖像中基本的重要的信息，稱之為圖像的特征。圖像特征是圖像分析的重要依據(jù)。特征提取是對(duì)分類(lèi)精度和可靠性影響最大的因素之一。本論文實(shí)驗(yàn)根據(jù)濕地的光譜特征用的是4、3、2假彩色波段，將根據(jù)影像反映的光譜特性基于監(jiān)督分類(lèi)來(lái)提取信息。

圖1是根據(jù)遙感影像分類(lèi)的獲得的濕地分類(lèi)圖像在這里分水體、植被、樹(shù)木、居民地4類(lèi)，輸出結(jié)果圖像。藍(lán)色為濕地、紅色為居民地、綠色為植被樹(shù)木。

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