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全球变化研究一般可分为全球性和区域性两个层次,其中区域研究是全球变化研究的重要方法,是进行全球研究的基础[1]。近年来,MODIS数据在区域土地利用遥感分类研究方面受到各方面用户和遥感学者的积极关注与使用[1-3],并在大量研究基础上取得了丰硕的成果[3-5]。
本文以研究如何提高MODIS数据的区域土地利用遥感分类精度为目的,结合科技部国家科技基础条件平台项目“农业科学数据共享中心”课题“全国农业区划数据库建设与共享”需求,采用湖北省MODIS数据,通过对MODIS反射率数据和NDVI数据的波谱特征进行深入分析,寻求能区分出各土地利用类型的最佳波段组合,采用决策树分类器,优化分类算法,最终获取湖北省2008年土地利用现状图,为湖北省农业区划数据节点建设提供最新的湖北省土地利用遥感数据,分析利用中分辨率MODIS数据进行区域土地利用制图的精度,总结探讨区域土地利用现状数据的快速调查方法,验证年度土地利用数据快速更新的可行性。
通过本次研究工作,主要得出以下研究成果:
1.MODIS数据可以较准确地应用于土地利用遥感分类制图。通过波段特征对比及优化算法,本研究中耕地的分类精度达到92%,平均精度达到79%。精度评价表明,连续状态分布的城市居民区、大片耕地、林地等类别的分类精度较高,而分布比较零散的草地、建筑用地、其它类型土地分类精度较低,但整体上可以准确反映实时土地利用信息。研究证明用MODIS数据进行土地利用数据快速更新具有可行性,反映了将MODIS数据应用于宏观土地利用制图具有很高的实用价值和应用潜力。对于分类精度较低的地区而言,主要是受数据空间分辨率的影响。
2.本文在分析湖北省时序NDVI的基础上提出了归一化耕地指数,对提取耕地信息起到积极作用。过去,草地、林地、耕地大多由多时相的NDVI数据区分开,本文结合湖北省土地利用实际情况,深入挖掘湖北省时序NDVI信息,在NDVI的基础上提出了针对两熟制耕地的归一化耕地指数(NDFI),该指数对于准确提取湖北省特别是江汉平原地区耕地信息起到积极作用。
3.MODIS数据特征和湖北省水体性质加大了水体提取的难度。受MODIS数据分辨率的影响,许多水体在影像上表现为混合像元,不仅如此,湖北省作为千湖之省,湖泊、河流星罗棋布,水体的光谱特征差异巨大(如NDVI),加大了水体混分的可能性,使得水体分类精度受到影响。
4.决策树分类方法受阀值定义影响严重。决策树分类方法精度比较高、且容易控制,但准确采样以及准确定义各不同类型之间的阀值是准确区分各类型地物的关键。