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基于MODIS NDVI时间序列数据的耕地信息提取研究

作　者: 王红说
导　师: 黄敬峰
学　校: 浙江大学
专　业: 遥感与信息技术
关键词: 耕作季相分区神经网络离散傅立叶变换季相信息变化矢量分析植被覆盖
分类号: TP79
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 555次
引　用: 5次
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内容摘要

本研究主要探讨了基于MODIS NDVI时间序列数据获取耕地的面积、作物季相和植被覆盖变化强度的信息。根据作物种植面积、耕地比和地形数据利用动态聚类法对浙江省的耕作季相进行分区,以保证每个区作物耕作季相尽量一致,为神经网络训练样本的选取提供依据。最终选择浙北平原单季稻区作为研究区,同时获得研究区的NDVI时间序列数据。介绍了MODIS数据的各种预处理流程和产品数据的获得过程,探讨了造成MODIS影像噪声和变形的主要原因及其校正算法,植被指数的合成算法。对TM数据进行辐射定标、几何校正并执行最大似然法分类以获得耕地区的验证数据。利用BP神经网络和RBF神经网络对耕地面积进行提取,探讨了BP神经网络训练函数的的选取和RBF神经网络Spread值的确定对神经网络性能的影响。对最终的提取结果进行了网格分析。研究表明二值输出的RBF神经网络的耕地提取效果要优于BP神经网络;而多值输出的BP神经网络的耕地提取效果要优于RBF神经网络。MODIS提取耕地面积与TM提取耕地面积的最高回归系数为0.92。对NDVI时间序列数据进行离散傅立叶变换,在此基础上根据时间序列上最大值点来提取作物的季相一致性信息。研究表明耕地区的水稻季相存在良好的一致性,而小麦和油菜所对应的时间序列上最大值点的季相一致性没有水稻好。主要是由于油菜花期的存在和研究区小麦油菜生长周期的不一致造成的。在离散傅立叶变换的基础上进行了耕地区的植被覆盖变化强度分析,表明人类活动和人为的种植季相变化等对耕地区的植被覆盖变化强度造成明显的影响。

全文目录

致谢  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-9
目次  9-11
图表目次  11-13
1 绪论  13-22
  1.1 立题背景及研究意义  13-14
  1.2 作物区划研究综述  14-16
  1.3 神经网络方法及其在遥感影像信息提取的研究综述  16-17
  1.4 植被覆盖变化监测研究的进展综述  17-18
  1.5 遥感方法对耕地信息提取的研究进展综述  18-19
  1.6 NDVI时间序列研究进展综述  19-21
  1.7 变化矢量分析的研究应用综述  21-22
2 研究技术路线方法  22-32
  2.1 数据源  22
  2.2 软件  22
  2.3 模型与方法  22-31
    2.3.1 动态聚类法  22-23
    2.3.2 BP模型  23-26
    2.3.3 RBF模型  26-28
    2.3.4 离散傅立叶变换  28-29
    2.3.5 变化矢量分析(CVA)  29-31
  2.4 研究技术路线  31-32
3 研究区选取  32-37
  3.1 分区参照数据的选取  32-33
  3.2 浙江省耕作季相的分区  33-36
  3.3 本章小结  36-37
4 影像数据的预处理  37-50
  4.1 MODIS数据的特征  37-45
    4.1.1 大尺度作物监测常用的遥感图像  37-38
    4.1.2 MODIS数据的特征及预处理  38-45
      4.1.2.1 MODIS数据的特征  38-40
      4.1.2.2 MODIS数据预处理  40-42
      4.1.2.3 NDVI时间序列的合成  42-43
      4.1.2.4 MODIS数据产品简介  43-45
  4.2 TM数据的处理  45-49
    4.2.1 TM数据的辐射校正  46-47
    4.2.2 TM数据的几何校正  47-48
    4.2.3 TM影像的监督分类和耕地提取  48-49
  4.3 本章小结  49-50
5 耕地面积提取  50-60
  5.1 NDVI时间序列耕地信息提取的依据  50
  5.2 神经网络训练样本的选取  50-52
  5.3 神经网络的耕地提取  52-55
    5.3.1 BP神经网络的耕地提取  52
    5.3.2 BP神经网络的性能测试  52-55
  5.4 基于RBF神经网络的耕地面积提取  55-57
  5.5 提取结果的评价  57-59
  5.6 本章小结  59-60
6 耕地区植被覆盖变化强度监测  60-67
  6.1 时间序列离散傅立叶处理  60-64
    6.1.1 离散傅立叶变化的影响因素探讨  61-62
    6.1.2 离散傅立叶变化的实施  62-64
  6.2 耕地的植被覆盖变化特征研究  64-65
  6.3 本章小结  65-67
7 耕地季相一致性信息提取  67-71
  7.1 季相一致性信息提取  67-70
  7.2 本章小结  70-71
8 结论与讨论  71-73
参考文献  73-79
攻读硕士期间发表的论文  79

基于MODIS NDVI时间序列数据的耕地信息提取研究

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