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基于变化矢量分析的土地利用变化检测方法研究

作　者: 邓小炼
导　师: 王长耀
学　校: 中国科学院研究生院（遥感应用研究所）
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 土地利用变化检测变化矢量分析相对辐射校正特征提取分类精度评价直方图曲率
分类号: TP79
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

土地利用变化检测既是全球变化研究的重要内容，又是资源可持续利用中进行科学决策和管理的重要依据。利用遥感技术进行土地利用变化检测是获取土地利用变化信息最经济有效的方式。因此，基于遥感技术的土地利用变化检测方法研究，一直是遥感应用研究的重要方面。本文采用TM、ASTER等多种数据源，研究了基于变化矢量分析的土地利用变化检测方法。本文综合运用了遥感、地理信息系统、数字图像处理、模式识别、人工智能，以及数值分析、数理统计等多学科知识，针对变化检测技术的几个关键问题，包括多时相遥感影像相对辐射校正，分类特征提取及分类方法确定，基于CVA的变化检测方法，分类精度评价方法等，从理论、方法、试验等多方面进行了研究，并利用研究成果，对华北平原的试验区做了地物类型变化的检测。本文主要有如下四个创新性研究成果： 1、提出一种基于特征角点的多时相遥感影像相对辐射校正算法。该算法通过提取特征角点并自动匹配同名点来选取稳定地物点。首先在基准影像中采用特征提取方法，自动提取出梯度变化较大的角点，然后采用动态模板匹配法，在待处理影像中确定匹配控制点。由于筛选出的控制点对都有很高的相关性，它们的反射率都是较为稳定的，可以用于相对辐射校正。该算法的好处之一在于可以广泛选取稳定地物点，除了暗目标和亮目标之外，很多中间DN值的稳定地物点都可用于相对辐射正，提高了校正精度：好处之二是由于采取自动选取稳定地物点的方法，因此该算法的自动化程度较高。通过试验证明，该方法有较高的校正精度，经过相对辐射校正后的影像的RMSE有明显降低，并且具有较好的目视效果。 2、采用主成分变换、K—T变换等方法，从原始数据中提取了15种分类特征，其样本分离性要明显好于原始数据。通过试验证明，采用15种分类特征进行分类的精度，比原始数据的分类精度有较大的提高。 3、提出一种基于直方图曲率的CVA变化检测算法。本文提出采用变化强度和相关系数双阈值进行图像二值分割的策略，提出通过变化强度直方图和相关系数直方图的曲率来确定二值图像分割阈值的范围，明确指出变化强度的最佳阈值是介于其直方图的频率峰值和最大曲率所对应的变

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-28
  1.1、问题的提出及研究意义  12-15
  1.2、土地覆盖／利用变化检测综述  15-25
    1.2.1、基于遥感的土地覆盖/利用变化检测概述  15-19
    1.2.2、土地覆盖变化检测方法  19-25
  1.3、研究目标与研究内容  25-26
  1.4、本文的组织与结构  26-28
第二章多时相遥感影像相对辐射校正  28-49
  2.1、相对辐射校正技术概述  28-30
  2.2、基于特征角点的相对辐射校正算法  30-38
    2.2.1、特征角点的提取方法  31-34
    2.2.2、基于动态模板的控制点自动匹配方法  34-36
    2.2.3、相对辐射校正方法  36-38
  2.3、试验  38-48
    2.3.1、遥感图像数据准备  38-39
    2.3.2、自动提取并匹配稳定地物点对  39-43
    2.3.3、相对辐射校正  43-48
  2.4、小结  48-49
第三章分类特征提取和分类方法选择  49-71
  3.1、分类特征提取  49-53
    3.1.1、概念和原理  49-50
    3.1.2、分类特征提取方法  50-51
    3.1.3、类别可分离性判据  51-53
  3.2、分类方法的选择和比较  53-63
    3.2.1 引言  53-55
    3.2.2、分类方法及原理  55-63
  3.3、试验  63-70
    3.3.1、提取分类特征  64-66
    3.3.2、分类方法比较  66-70
  3.4、小结  70-71
第四章基于直方图曲率的CVA分析方法  71-84
  4.1、基于变化矢量分析(CVA)的变化检测技术概述  71-73
  4.2、基于直方图曲率的CVA分析法  73-76
    4.2.1、确定变化强度和相关系数两个特征  73
    4.2.2、计算直方图曲率来确定最初阈值范围。  73-74
    4.2.3、确定最佳分割阈值,提取变化检测区域  74-75
    4.2.4、在变化区域内确定变化类型  75
    4.2.5、变化检测精度评价方法  75-76
  4.3、试验  76-83
    4.3.1、计算变化强度图和相关系数图  76-78
    4.3.2、计算直方图曲率并确定分割阈值范围  78-79
    4.3.3、生成变化二值图像  79-83
  4.4、小结  83-84
第五章多分辨率遥感影像分类精度评价方法  84-98
  5.1、问题的提出  84
  5.2、分类精度评价概述  84-85
  5.3、多分辨率遥感影像分类精度评价方法  85-86
  5.4、试验  86-97
    5.4.1、TM影像对MODIS影像分类结果做精度评价  86-91
    5.4.2、SPOT2.5米融合影像对TM影像分类结果做精度评价  91-97
  5.5、小结  97-98
第六章基于LANDSAT影像的土地利用变化检测应用案例  98-115
  6.1、相对辐射校正  98-102
  6.2、基于直方图曲率的CVA变化检测  102-114
    6.2.1、计算变化强度图和相关系数图  102-104
    6.2.2、计算直方图曲率并确定阈值范围  104-105
    6.2.3、生成变化二值图像  105-108
    6.2.4、变化类型信息提取  108-114
  6.3、小结  114-115
第七章结论与展望  115-118
  7.1、结论  115-116
  7.2、展望  116-118
参考文献  118-137
博士期间参加的科研工作  137-138
博士期间发表的论文  138-139
致谢  139

基于变化矢量分析的土地利用变化检测方法研究

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