基于TM ETM影像的復(fù)合法遙感蝕變異常提取應(yīng)用研究

基于TMETM影像的復(fù)合法遙感蝕變異常提取應(yīng)用研究摘要：

TMETM影像是一種常見(jiàn)的遙感數(shù)據(jù)類(lèi)型，隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，它在蝕變異常提取中的應(yīng)用更加廣泛。本文采用基于TMETM影像的復(fù)合法提取方法，結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)蝕變異常的快速、準(zhǔn)確的提取。

本文首先介紹了復(fù)合法遙感蝕變異常提取的基本原理，然后描述了本研究所采用的TMETM影像的處理方法，并結(jié)合實(shí)際案例，驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。

最后，本文提出了未來(lái)進(jìn)一步研究的方向，包括對(duì)不同類(lèi)型地區(qū)的蝕變異常提取、提高提取精度、研究蝕變異常的影響機(jī)制等。

關(guān)鍵詞：TMETM影像；復(fù)合法；遙感蝕變異常提取；GIS空間分析技術(shù)

Abstract:

TMETMimageryisacommontypeofremotesensingdata,anditsapplicationinerosionanomalyextractionismorewidelywiththecontinuousdevelopmentofremotesensingtechnology.Inthispaper,thecompositemethodofremotesensingerosionanomalyextractionbasedonTMETMimageryisadopted,combinedwithGISspatialanalysistechnology,whichcaneffectivelyrealizethefastandaccurateextractionoferosionanomaly.

Thispaperfirstintroducesthebasicprincipleofcompositeremotesensingerosionanomalyextraction,andthendescribestheprocessingmethodofTMETMimageryadoptedinthisstudy.Combinedwithpracticalcases,thefeasibilityandeffectivenessofthemethodareverified.

Finally,thispaperproposesfutureresearchdirections,includingerosionanomalyextractionofdifferenttypesofregions,improvingextractionaccuracy,andstudyingtheinfluencemechanismoferosionanomaly.

Keywords:TMETMimagery;compositemethod;remotesensingerosionanomalyextraction;GISspatialanalysistechnology

第一章緒論

1.1研究背景與意義

蝕變是地表和地層持久性的重要因素，也是全球耕地退化、生態(tài)環(huán)境退化的危險(xiǎn)因素之一。因此，蝕變異常提取是遙感數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中的一個(gè)重要研究方向。TMETM影像是遙感數(shù)據(jù)的一種常見(jiàn)類(lèi)型，在蝕變異常提取中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

目前，遙感蝕變異常提取主要采用基于像元的方法、基于對(duì)象的方法和基于統(tǒng)計(jì)的方法。其中，基于像元的方法是最為普遍的，但該方法提取的異常多誤差大，且往往無(wú)法對(duì)異常做出精確的分類(lèi)。因此，研究一種基于TMETM影像的復(fù)合法遙感蝕變異常提取方法，能夠提高提取精度，降低誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常蝕變的精確分類(lèi)，具有重要的意義。

1.2研究現(xiàn)狀

目前，遙感蝕變異常提取的研究方法主要分為基于像元的方法、基于對(duì)象的方法和基于統(tǒng)計(jì)的方法。其中，基于像元的方法是最為普遍的。通過(guò)對(duì)單個(gè)像元進(jìn)行分析，根據(jù)不同的指標(biāo)，將像元?jiǎng)澐譃椴煌念?lèi)別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蝕變異常的提取。但該方法存在諸多不足之處，例如，提取的異常多誤差大，無(wú)法對(duì)異常做出精確的分類(lèi)。此外，基于對(duì)象的方法和基于統(tǒng)計(jì)的方法同樣存在精度低的問(wèn)題。

與此同時(shí)，GIS空間分析技術(shù)也逐漸成為遙感蝕變異常提取中的重要輔助手段。基于GIS空間分析技術(shù)，能夠?qū)⒏鞣N相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、管理和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)蝕變異常的快速提取。

1.3研究目的

本文旨在研究一種基于TMETM影像的復(fù)合法遙感蝕變異常提取方法，以提高遙感蝕變異常提取的精度和效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)蝕變異常的精確分類(lèi)。

同時(shí)，本研究將結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)蝕變異常數(shù)據(jù)的整合、管理和分析，使其更加快速和準(zhǔn)確。

第二章研究方法

2.1復(fù)合法遙感蝕變異常提取方法

復(fù)合法遙感蝕變異常提取方法是一種基于遙感數(shù)據(jù)的分類(lèi)技術(shù)，通過(guò)綜合利用土地利用類(lèi)型、植被指數(shù)等多種參數(shù)，建立不同參數(shù)之間的關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)蝕變異常的提取。具體步驟如下：

（1）獲取TMETM影像數(shù)據(jù)。

（2）進(jìn)行輻射定標(biāo)和大氣校正，獲取表觀反射率數(shù)據(jù)。

（3）利用表觀反射率數(shù)據(jù)，提取NDVI等指標(biāo)。

（4）通過(guò)前期數(shù)據(jù)處理，建立土地利用類(lèi)型、植被指數(shù)等多種參數(shù)之間的關(guān)系模型。

（5）根據(jù)建立的關(guān)系模型，綜合利用各種參數(shù)，對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)蝕變異常的提取。

（6）將提取的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、管理和分析，獲取相應(yīng)的蝕變異常信息。

2.2GIS空間分析技術(shù)

GIS空間分析技術(shù)是一種基于空間模型的數(shù)據(jù)分析方法，通常用于空間數(shù)據(jù)的管理和分析，包括數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)可視化和數(shù)據(jù)模型等幾個(gè)方面。在本研究中，主要采用以下GIS空間分析技術(shù)：

（1）空間圖層管理技術(shù)。

（2）空間查詢(xún)技術(shù)。

（3）決策支持技術(shù)。

（4）數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。

（5）空間模型技術(shù)。

第三章研究實(shí)驗(yàn)

3.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

本研究采用的TMETM影像數(shù)據(jù)集是經(jīng)過(guò)輻射定標(biāo)和大氣校正的Landsat5和Landsat7型衛(wèi)星TM和ETM影像數(shù)據(jù)，時(shí)間分別為2002年和2010年。

3.2實(shí)驗(yàn)步驟

（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。對(duì)TMETM影像數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)和大氣校正，獲取表觀反射率數(shù)據(jù)，提取NDVI等指標(biāo)。

（2）參數(shù)關(guān)系模型的建立。采用逐步回歸分析方法，建立參數(shù)之間的關(guān)系模型。

（3）復(fù)合法分類(lèi)。依據(jù)參數(shù)關(guān)系模型，對(duì)影像進(jìn)行復(fù)合法分類(lèi)，提取蝕變異常信息。

（4）GIS空間分析。采用ArcGIS軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)提取的異常數(shù)據(jù)的空間查詢(xún)、決策支持、數(shù)據(jù)可視化等功能。

3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本研究利用復(fù)合法遙感蝕變異常提取方法對(duì)時(shí)間分別為2002年和2010年的TMETM影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取了兩年間的異常蝕變數(shù)據(jù)，如圖1所示。

圖1：復(fù)合法提取方法提取的異常蝕變數(shù)據(jù)

結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，將提取的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、管理和分析，獲取相應(yīng)的蝕變異常信息。如圖2所示，該圖展示了本實(shí)驗(yàn)提取的異常蝕變信息在空間上的分布情況，表明本研究提供的方法能夠有效地分析和描述蝕變的空間分布特征。

圖2：復(fù)合法提取方法提取的異常蝕變信息在空間上的分布情況

3.4實(shí)驗(yàn)分析

通過(guò)本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）提取的異常數(shù)據(jù)精度高。本方法綜合利用土地利用類(lèi)型、植被指數(shù)等多種參數(shù)建立關(guān)系模型，有效地提高了提取的精度。

（2）提取速度快。本方法采用復(fù)合法遙感蝕變異常提取方法，相比傳統(tǒng)方法，提取速度更快。

（3）提取結(jié)果可視化。本研究采用GIS空間分析技術(shù)，將提取結(jié)果可視化，更加直觀、清晰地表現(xiàn)蝕變異常的分布情況。

第四章研究總結(jié)與展望

4.1研究總結(jié)

本研究采用基于TMETM影像的復(fù)合法遙感蝕變異常提取方法，結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確的蝕變異常提取，并在實(shí)際案例中驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。

4.2研究展望

未來(lái)進(jìn)一步研究的方向包括：

（1）對(duì)不同類(lèi)型地區(qū)的蝕變異常提取。目前，本研究只驗(yàn)證了在特定地區(qū)的應(yīng)用效果，未來(lái)可以對(duì)不同地區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以擴(kuò)展該方法的適用范圍。

（2）提高提取精度。本方法雖然已經(jīng)達(dá)到了較為準(zhǔn)確的提取效果，但考慮到蝕變異常的復(fù)雜性和多樣性，未來(lái)可以進(jìn)一步提高提取的精度，以便更好地為科學(xué)研究和實(shí)踐提供支持。

（3）研究蝕變異常的影響機(jī)制。未來(lái)可以通過(guò)研究蝕變異常的影響機(jī)制，進(jìn)一步深入了解其產(chǎn)生的原因和規(guī)律，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。4.2研究展望

4.2.1對(duì)不同類(lèi)型地區(qū)的蝕變異常提取

由于不同地區(qū)的自然環(huán)境、人類(lèi)活動(dòng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況存在較大差異，因此在遙感蝕變異常提取中，不同地區(qū)可能需要采用不同的方法和指標(biāo)。未來(lái)的研究可以考慮對(duì)不同類(lèi)型地區(qū)的蝕變異常提取進(jìn)行比較和研究，以建立更加全面和精準(zhǔn)的遙感蝕變異常提取模型。

4.2.2提高提取精度

盡管本研究采用的復(fù)合法遙感蝕變異常提取方法已經(jīng)取得了一定的精度，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，仍然存在一定的誤差。為了進(jìn)一步提高提取精度，未來(lái)的研究可以探索采用更加先進(jìn)的遙感數(shù)據(jù)處理方法和模型，提高參數(shù)之間的相互關(guān)系的精度和可靠性，同時(shí)結(jié)合實(shí)地調(diào)查和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在提取結(jié)果的驗(yàn)證方面進(jìn)一步加強(qiáng)。

4.2.3研究蝕變異常的影響機(jī)制

在遙感蝕變異常提取的基礎(chǔ)之上，未來(lái)的研究也可以探索蝕變異常的形成機(jī)制和影響因素，以期對(duì)相關(guān)政策和措施的制定提供科學(xué)支撐。例如，可以探索蝕變異常的生態(tài)環(huán)境和地表地貌變化的關(guān)系，分析人類(lèi)活動(dòng)和土地利用變化對(duì)蝕變異常的影響，以期進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)蝕變異常的治理和防范。

4.2.4結(jié)合大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)

隨著大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)的發(fā)展，它們?cè)谶b感數(shù)據(jù)處