基于高光譜遙感影像技術(shù)的土地覆蓋監(jiān)測(cè)研究

李斐斐

摘 要：根據(jù)地表不同物質(zhì)的光譜信息，高光譜遙感影像技術(shù)能夠有效提升遙感探測(cè)的能力，因此被廣泛的應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土地覆蓋監(jiān)測(cè)等方面。作為遙感技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一，高光譜遙感技術(shù)為土地覆蓋分類監(jiān)測(cè)提供了更加精確數(shù)據(jù)。因此如何借助高光譜遙感成像技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)土地覆蓋的精度識(shí)別，成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：高光譜；遙感技術(shù)；土地覆蓋

文章編號(hào)：1004-7026（2018）05-0122-01 中國(guó)圖書分類號(hào)：P237 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土地是最為核心的因素，無(wú)論對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還是生態(tài)保護(hù)，土地覆蓋情況監(jiān)測(cè)都具有重要意義，但是傳統(tǒng)遙感技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)土地覆蓋的宏觀與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。而高光譜遙感技術(shù)具有波段多、波寬窄、波段之間近似連續(xù)的特點(diǎn)，能夠?yàn)橥恋馗采w提供更詳實(shí)的信息。因此在土地覆蓋監(jiān)測(cè)中，能夠有效避免出現(xiàn)“異物同譜”或者“同物異譜”的現(xiàn)象，提升土地覆蓋監(jiān)測(cè)質(zhì)量。

1 土地覆蓋高光譜遙感影像技術(shù)實(shí)驗(yàn)方法

1.1 一般資料

土地覆蓋調(diào)查中選擇甘南地區(qū)，調(diào)查時(shí)間在2016年9月。在高光譜所覆蓋的區(qū)域內(nèi)，選擇了26個(gè)0.5m×0.5m大小的地面作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)。對(duì)目標(biāo)區(qū)域的地表覆蓋類型、植被情況等進(jìn)行檢測(cè)。其中樣方中有草地覆蓋20個(gè)，裸露土地樣方為6個(gè)，水表樣方1個(gè)。通過(guò)不同地表物光譜特點(diǎn)對(duì)土地覆蓋情況進(jìn)行分析。

1.2 地物標(biāo)準(zhǔn)波譜曲線獲取

在初步獲取的HSI數(shù)據(jù)中，由于受到大氣環(huán)境的影響較大，因此數(shù)據(jù)的精確度較差。因此為了消除這一影響，研究中借助ENVI軟件，對(duì)所獲取的高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正等技術(shù)處理。首先是借助ENVI軟件下的HJ的補(bǔ)丁直接讀取HDF5數(shù)據(jù)，獲取經(jīng)過(guò)校正的數(shù)據(jù)。然后運(yùn)用ENVI中Registration對(duì)各地表物光譜反射數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，減少遙感變形對(duì)數(shù)據(jù)的影響。例如在減少大氣影響的軟件處理中，是在ENVI中的FLAASH模塊下進(jìn)行，有效的補(bǔ)償了數(shù)據(jù)中由于大氣影響而產(chǎn)生的誤差。在借助ENVI軟件的數(shù)據(jù)校正處理后，能夠更加精確的認(rèn)知地表物質(zhì)的光譜反射情況。進(jìn)而結(jié)合LANDSAT TM-5影像和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)樣方內(nèi)的高光譜圖像進(jìn)行解讀，分析出植被覆蓋、水域以及裸露土地三類土地覆蓋類型。最后在樣方內(nèi)隨機(jī)選取20個(gè)，獲得樣方內(nèi)的反射率并計(jì)算各個(gè)樣方內(nèi)的平均反射率，最終繪制出地表覆蓋物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)光譜曲線。

在數(shù)據(jù)分析中為了提高光譜分析的精確度，更加真實(shí)的了解地表物的光譜特征，因此在數(shù)據(jù)處理中要將曲線中的包絡(luò)線給予去除，然后歸集到同一光譜背景上。對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析主要包括以下四個(gè)方面。一是吸收位置。二是吸收深度。三是吸收寬度。四是吸收對(duì)稱性。

2 數(shù)據(jù)分析與結(jié)果

2.1 不同覆蓋物的光譜特征

首先在植被覆蓋物的光譜特征中，植被覆蓋樣方的波譜曲線反射率在綠光范圍內(nèi)是緩慢上升的走勢(shì)；而在波譜曲線平坦的區(qū)域，反射率則出現(xiàn)下降。在波譜曲線進(jìn)入紅邊區(qū)域后，反射率則由11.77%上升至28.86%。近紅外波段是相對(duì)平坦的高反射率區(qū)域。綜合來(lái)看所選擇的樣方中由于植被覆蓋以草甸為主，因此對(duì)可見光波段的吸收能力較強(qiáng)，吸收位置678nm，吸收深度0.414，吸收寬度為162nm。

其次在水域覆蓋的光譜特征分析中，在可見光和近紅外波段，地表水吸收了幾乎所有的波段，吸收谷在所調(diào)查的樣方中也是最多的。例如在可見波光段，水面覆蓋有6個(gè)吸收谷。水面覆蓋的吸收主要在678nm，吸收深度為0.094，吸收寬度是178nm。這與其他學(xué)者的研究存在一定的差異，經(jīng)過(guò)分析后發(fā)現(xiàn)水份的反射率一般在6.0%以下，但是由于所調(diào)查樣方的水域中存在一些雜物，因此反射率達(dá)到了10%左右。

第三是在裸露地表的光譜特征分析中，發(fā)現(xiàn)無(wú)覆蓋物的裸露土地反射率在20%左右，具體來(lái)說(shuō)在綠光波段反射率逐漸上升，一直到紅光波段出現(xiàn)穩(wěn)定。裸露土地的光譜曲線在可見光波段共有5個(gè)吸收谷點(diǎn)，在近紅外波段有3個(gè)吸收谷點(diǎn)。吸收深度與吸收寬度在711nm達(dá)到最大分別為0.054和94nm。

結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的分析和對(duì)比發(fā)現(xiàn)，所調(diào)查的樣方內(nèi)綠植覆蓋與裸露土地、水域覆蓋的光譜曲線具有明顯的差異。因此高光譜遙感技術(shù)在土地覆蓋監(jiān)測(cè)中具有良好的使用效果。但是在研究中也發(fā)現(xiàn)，對(duì)不同品種綠植覆蓋由于分辨率的影響，還存在一些問(wèn)題，需要在未來(lái)研究中不斷深入。

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