基于知识的洞庭湖湿地遥感分类方法

湿地遥感影像分类是遥感研究的一大难题。分析洞庭湖不同湿地类型在遥感影像上的光谱曲线规律,利用两个季节的洞庭湖ETM数据,并辅助以物候特征和地面GIS信息,通过遥感软件Erdas Image的专家分类知识库建立决策树分类方法,结合研究区的DEM进行洞庭湖湿地的影像分类,通过专家分类器分层次实现了包括水体、泥沙滩地、防护林滩地、湖草、芦苇滩地和苔草滩地以及其他水体7种湿地类型的分类。相比传统分类方法,专家分类过程以规则为基础,可以同时利用多个条件进行分类,减少了数据处理时间,同时还提高了分类精度,最终得到试验区较为可靠的遥感分类图像。     

基于中低分辨率遥感影像的分类方法对比研究——以鄱阳湖水鸟栖息地遥感分类为例

选取中国鄱阳湖南矶山湿地为研究范围,通过分析候鸟在越冬期的栖息特征,构建适宜于提取候鸟栖息地的湿地分类系统。以Landsat8卫星OLI遥感影像为数据源,采用面向对象分类方法,通过多尺度分割、特征提取和决策树建立等关键步骤,实现湿地信息的快速提取;通过与传统像元法的分类结果对比,系统分析了面向对象方法在基于中低分辨率遥感影像的湿地信息提取中的有效性。研究表明:在面向对象湿地信息提取中,构建不同等级的分割尺度,在多个尺度上提取同一地物,可以更好识别复杂的湿地景观类型;相比仅依据像元光谱特征进行分类的传统像元方法,面向对象方法综合利用光谱、空间、形状和纹理等多种特征,因此可以获得更高的精度(总体分类精度达到87.64%,Kappa系数为 0.855 2);基于中低分辨率遥感影像,采用面向对象分类方法,能够获得较高精度的湿地景观分布,是一种成本较低且行之有效的技术手段。     

东洞庭湖湿地生态系统健康状态与水位关系研究

基于CBERS卫星遥感影像数据，以东洞庭湖国家级自然保护区为研究区，通过光谱特征分析建立决策树分类模型，提取东洞庭湖湿地的地物类型。以生态系统健康理论为基础，依据东洞庭湖湿地的特点，综合湿地生产力、组织结构、弹性和功能4个方面，建立湿地生态系统健康状态评价指标体系和评价模型，利用GIS技术，分析东洞庭湖湿地在2000～2006年10个时相的生态系统健康状态。结合城陵矶水文站的水位数据，探讨了东洞庭湖湿地健康状态与城陵矶水位之间的相关性，并利用2007年两个时相的数据进行检验。研究结果表明：东洞庭湖湿地健康状态与城陵矶水位之间存在着较大的相关性，当城陵矶水位达到30 m左右时，东洞庭湖湿地健康状态达到最佳值     

基于GF-2的江苏滨海湿地遥感深度学习分类算法研究

以江苏盐城滨海湿地为研究区,基于高分二号(GF-2)高空间分辨率遥感影像,应用VGG16_BN深度学习网络对研究区不同地物类别进行分类,并与VGG16、SVM和BP神经网络分类结果进行对比,综合评价分析分类结果精度与适用性.研究结果表明:与其他分类算法结果相比,基于深度学习VGG16_BN网络的影像分类精度相对最高,总体分类精度达99.32％,Kappa系数0.99,均显著高于其它分类算法精度.此外,通过局部可视化分析,VGG16_BN网络算法分类结果可有效保持大面积同类地物的区域一致性,有效避免"椒盐"噪声,对道路、河流等线状地物的连续性和边界提取较为完整和清晰.     

融合物候特征对城市土地覆被进行分类及覆被变化分析——以金坛区为例

土地覆被与全球生态环境变化有重要联系,遥感分类技术作为提取大尺度地物信息的主要手段,在土地覆被变化监测中具有重要作用.但是由于监测研究对影像时间序列的要求及像元呈现出的混合光谱的特征,现存城市土地覆被分类方法的分类精度仍待提高.为了精确评估城市土地覆被变化带来的生态效应,寻找到一种简单可行同时又具有较高分类精度的遥感分类方法显得极为重要.基于Landsat 8卫星遥感影像,建立具有代表性的城市土地覆被分类体系,结合地物物候特征改进传统的监督分类方法,并将该方法应用于金坛区土地覆被分类工作中,统计分析2016～2018年金坛区各土地覆被类型的面积变化趋势.结果表明融合地物物候特征的监督分类方法相较于传统监督分类方法可有效改善各覆被类型的提取精度;且在江苏省生物多样性保护政策的实施下,2016～2018年金坛区各土地覆被类型面积变化较为明显.整体来看,该方法在传统监督分类方法的基础上结合地物的物候特征进行土地覆被信息的提取,在保证分类方法简单易行的同时,可以有效提高分类精度,为土地覆被变化生态分析提供了有效参考.     

基于遥感的上海崇明东滩湿地典型植被净初级生产力估算

湿地是具有丰富的生物多样性和较高生产力的生态系统，在全球碳循环中占有重要地位。湿地植被净初级生产力（NPP）是衡量湿地生态系统健康状况的重要指标。以上海崇明东滩湿地3种典型植被--芦苇、海三棱藨草、互花米草为研究对象，结合实地调查、实验室测定和遥感技术进行湿地植被净初级生产力估算研究。首先，设置湿地3种典型植被样方，测量植被鲜重、高度、密度、盖度和叶面积指数（LAI）等反映植被生物学特性的特征参数，按不同植被类型分别建立基于LAI的样方NPP回归模型；其次，利用一景相近时相的SPOT5影像，经过几何纠正和辐射定标后，采用面向对象分类方法对影像分类，同时，计算出能较好地反映植被特征和消除土壤背景影响的修正土壤调节植被指数（MSAVI），建立了基于MSAVI的3种典型植被LAI遥感估测模型；最后，分别根据样方3种典型植被的NPP估测模型以及LAI遥感估测模型，进行尺度化转换，估算出崇明东滩湿地典型植被净初级生产力。模型简单可行，精度较高，可为快速定量评估湿地植被碳贡献及碳储量提供依据     

基于环境一号卫星高光谱数据的太湖富营养化遥感评价模型

采用环境一号卫星高光谱数据直接监测太湖富营养化状态的方法较多光谱影像监测有着更高的精度优势，对内陆水环境监测具有一定的意义。利用2009年4月地面实测高光谱数据模拟环境一号卫星星上数据，结合确定的太湖富营养化状态遥感评价的水质因子，构建富营养化状态评价模型，并采用实测数据和环境一号卫星高光谱影像数据对模型的精度和适用性进行验证。研究结果表明：（1）选用叶绿素a作为富营养化遥感监测的水质因子监测太湖富营养化状态与综合营养指数法相比，平均相对误差为597%；（2）采用模拟的环境一号卫星高光谱影像数据结合三波段模型与采用地面实测数据评价结果之间的相关系数r=0855，平均相对误差为919%；（3）结合环境一号卫星高光谱影像对2010年5月2日太湖进行富营养化监测评价，结果显示太湖水体整体成中营养状态，存在1129%的监测水域出现轻度富营养化状态     

利用混合水体指数模型(CIWI)提取滨海湿地水体的信息

根据对滨海湿地区域光谱特性分析和背景信息的反射特点，对主要的水体信息提取方法进行比较分析，将混合水体指数模型（CIWI）应用于TM遥感影像，针对滨海湿地区域水体信息进行提取实验，并与近年得到广泛应用和承认的水体指数模型：归一化差异水体指数（NDWI）、改进的归一化差异水体指数（MNDWI）等进行比较。实验证明CIWI的区分度最高，水体与植被、水体与城镇、植被与城镇之间的区分度分别为505%、292%与267%；水体、植被、城镇像元之间的差异比NDWI和MNDWI增大,减少了混淆信息的影响，对江苏盐城滨海湿地研究区的水体信息提取精度达到949%，实现了滨海湿地区域水体信息的准确快速提取。     

基于随机森林和Sentinel-2影像数据的低山丘陵区土地利用分类——以重庆市江津区李市镇为例

精准的土地利用信息是土地资源监测和管理的基础。为提高低山丘陵区域的土地利用分类精度，选取重庆市江津区李市镇为研究案例，基于随机森林方法，以Sentinel-2影像数据和地形因子为数据源，提取3种变量（传统遥感数据，红边遥感数据和地形因子），合计23个特征指标，构建3个具有不同输入变量的组合模型，以提取研究区土地利用信息，分析变量的重要性。结果表明：（1）传统遥感数据模型中顺序添加红边遥感数据和地形因子，总体分类精度分别为86.54%，87.19%，88.61%；Kappa系数分别为 0.800 9，0.810 2，0.831 4；（2）对模型精度有重要影响的特征指标依次是波段B2(Blue)，B4(Red)，B3(Green)，改进归一化差异水体指数(MNDWI)和波段B5(Vegetation Red Edge 1)；(3）基于随机森林的遥感数据和地形因子的组合方法，是获取研究区高精度土地利用信息的一种有效手段。研究成果可以为地形复杂区域的土地利用分类提供参考。     

东洞庭湖湿地景观变化研究

在遥感和地理信息系统的支持下,对东洞庭湖1989和2001年两个时段的TM（ETM）卫星影像进行了遥感解译。应用景观生态学的理论和方法,对不同景观类型的斑块和面积大小、形状特征进行分析,计算了湿地景观多样性、优势度、均匀度、破碎度及斑块分形维数。定量分析和〖HJ〗研究了1989~2001年东洞庭湖湿地景观的动态变化,结果表明,由于泥沙淤积,东洞庭湖湿地的面积正在日益缩小,湿地景观多样性和均匀度下降,景观优势度和破碎化程度增加,说明东洞庭湖部分湿地景观逐渐从以小斑块、多种景观类型共同控制的景观格局向大斑块、类型较单一的景观格局演变。     

江汉平原土地利用对钉螺分布的影响研究

分析了江汉平原2009年易于钉螺孳生的3种土地利用类型（滩地、河渠和水田）比例与钉螺密度的关系。首先，在ERDAS9.2和ENVI4.7软件中对江汉平原2009年的Landsat5TM遥感影像进行了预处理。在已有的多期土地利用数据的基础上，借助eCognition软件利用向量相似度指标来提取土地利用变化区域，结合目视解译经验并运用遥感指标通过建立规则集对变化区域进行分类，将变化区域的分类结果更新2000年数据，得到了该区域2009年的土地利用数据。接下来，整理了江汉平原2009年螺情资料并计算出村级钉螺平均密度，绘制了2009年钉螺分布图。将绘制的钉螺分布图与土地利用分类图叠置分析，并结合收集的螺情数据确定了钉螺易于孳生的3种土地利用类型，分别为滩地、河渠和水田。最后，将钉螺密度与这3种土地利用比例进行线性回归分析。研究结果表明，钉螺密度与这三种土地利用类型比例存在线性回归关系，模型精度为R2=0857。该结论对通过遥感影像来估算钉螺密度具有指导意义，另外也可以为湖北省提出合理用地和灭螺并重的土地利用模式提供一定的科学参考     

利用多时相HJ CCD影像监测江汉平原南部地区棉花和中稻种植面积

为探讨利用国产HJ卫星遥感数据进行农作物种植面积估算及农业气象灾害定量监测评估的可行性,以江汉平原南部县市为研究区,利用2011年6景不同时相的HJ卫星CCD遥感数据,结合野外调查样方点和面积较大的试验基地样本,通过分析研究区主要秋收作物（棉花、一季中稻）不同生育期的光谱特征和归一化植被指数（NDVI）时序变化特征,对分类影像进行序列阈值分割、掩膜处理,最后利用决策树算法成功提取了棉花和一季中稻的种植面积,得到面积精度和样本点精度均大于90%,Kappa系数为0983 5的结果。只要不受到云和降水的影响,能获取江汉平原区域关键时相（5月中下旬、6月上旬、7月上旬、7月下旬或8月上中旬、10月上旬）HJ 卫星CCD影像数据,便能很好地应用于江汉平原棉花和中稻作物提取     

雅砻江流域湿地景观格局变化分析

应用ArcGIS软件，对雅砻江流域湿地1986和2000年遥感数据进行解译、矢量化处理，用Apack软件进行湿地景观格局指数计算，研究了近15 a雅砻江流域景观空间格局特征及其变化。结果表明：（1）近15 a雅砻江流域湿地景观面积减少，减少量为49404 hm2，占2000年湿地总面积的0506%；（2）两个时期内湿地斑块密度保持不变，湿地景观的聚集度都很高，均在099以上，湿地景观集中分布，破碎化水平低；（3）雅砻江流域湿地景观的多样性指数水平和均匀度水平较低，而且两指数在两个个时期内没有发生太大的变化，且各类湿地景观比例差异相对较大，沼泽湿地景观控制的程度较高；（4）雅砻江流域的5类湿地景观分布质心基本上未发生变化，但总体格局分布质心向南偏移001°，再向西偏移023°，整体上向西南方向偏移了2532 km     

洞庭湖区湿地景观指数选取与格局分析

在遥感与地理信息系统的支持下，从2000年的LANDSAT TM影像中提取洞庭湖湿地信息，结合景观结构分析软件FRAGSTATS计算湿地景观指数，采用主成分分析法与方差矩阵分析法选取最能表征湿地结构及功能的核心景观指数，分析洞庭湖区湿地的景观结构特征及功能状态。研究表明：Shannon多样性指数、斑块面积标准差、斑块丰富度密度与景观类型平均分维度最能反应湿地景观的信息及特征；研究区景观格局的空间差异性与组织结构状态具有明显的不均衡性，湿地景观类型比例不均，水田与湖泊景观优势显著；以洞庭湖核心区滨湖的县市和远离湿地核心区的县市为两大群体，在景观格局复杂性和多样性状态中表现出两大群体相似的特征。     

亚热带低山丘陵区土壤遥感监测图像处理

用TM图像对亚热带低山丘陵地区进行土壤遥感监测时,根据该地区的环境特点,采用线性光谱混合分解、缨帽变换、纹理提取等多种图像处理方法来突出土壤信息,消除噪声。研究结果表明,仅用TM遥感图像进行土壤分类,经过去噪处理的TM6可以使土壤分类精度提高5%以上;经过其它图像处理提取的一些图像特征对某些土壤类型表现出较强的区分能力,经线性光谱混合分解处理消除植被光谱的特征图像及其纹理对水稻土的识别精度较原图像普遍提高,缨帽变换对潴育型水稻土和测渗型水稻土有最好的分类精度,但在提高总分类精度上并没有优势,除了线性光谱混合分解图像处理方法外,其它的图像处理方法得到的特征图像加入原始图像信息能起到提高总分类精度的作用。     

遥感图像自动识别监测平原地区农村居民点用地变化

以安徽淮北平原地区为研究区,充分利用1993年时相1∶5万土地利用背景空间数据库信息和地理信息系统（GIS）技术,对2003年遥感图像研究采用基于主分量和形态学分析的区域聚类分类方法,自动识别提取农村居民点用地,对安徽淮北平原地区及各市1993和2003年农村居民点用地面积及其变化进行监测, 分析了动态度和相对变化率。方法利用了土地利用背景空间数据的先验知识,将形态学和传统的分类手段相结合,使识别结果更加可靠和准确,经检验精度达到90%以上,基本满足农村居民点用地变化监测需求。1993~2003年,安徽淮北平原地区农村居民点用地面积呈现增加趋势,共增加面积33 17995 hm2,年均动态度为083%,扩展速度较快,各市农村居民点用地扩展程度不一,区域差异明显.     

洞庭湖洲滩地年淹水天数和面积变化

研究了洞庭湖洲滩地年淹水天数和面积变化。利用洞庭湖代表性水文站1952~2000年的逐日水位资料,分析了洞庭湖洲滩地的多年平均淹水时间（天数）。结合20世纪70年代和90年代不同水位时相卫星图像的解译数据,通过插入法和相关分析,得出了20世纪70和90年代不同淹水天数的洲滩地面积。结果表明,区内不同区域变化各异,东洞庭湖不同淹水天数的洲滩地均减少,南洞庭湖中位的洲滩地增加,但高位和低位洲滩地减少,西洞庭湖不同淹水天数的洲滩地均增加。表明东洞庭湖在70~90年代发生了逆向演替,南洞庭湖以正向演替为主,西洞庭湖发生了正向演替。为此,提出中低位洲滩地不宜发展杨树,获、芦生产的重点应该逐步地由东洞庭湖向西、南洞庭湖转移。     

长江流域湿地现状与变化遥感研究

湿地与湿地环境问题早已引起国际与国家层面的高度关注。基于多时相卫星遥感数据（MSS、TM/ETM、CBERS 02等），以ERDAS、ARCGIS、MAPGIS等软件为平台，在长江流域系统开展了1975、2000、2007年等不同时相湿地遥感信息提取、编图及以次级流域为单元的统计分析，全面掌握长江流域主要湿地类型、面积、结构、分布现状以及30余a的湿地变化规律，分析其自然及人类地质营力作用机制，研究其变化态势，为流域内国土资源的合理开发利用提供大区域基础资料。结果表明：长江流域湿地现状总面积为7931 9×104 km2，其中河流、湖泊、沼泽、人工湿地各占4233%、2093%、1853%、1821%；湿地类型发育齐全，空间分布广，但次级流域或局域湿地分布严重不匀且[JP2]类型结构不全；从1975~2007年的30余a，湖泊湿地总量消减889×102 km2，沼泽湿地消减591[JP]×102 km2，河流湿地增加350×102 km2，人工湿地增加了6302×103 km2，湿地总量累计增加了5172×103 km2；湿地变化方式主要是面积的增减和类型的转换，变化受制于自然与人类活动地质营力共同作用；湿地变化阶段性特征明显，2000年前为湿地不良变化期，2000年后为良性缓变期，长江流域湿地环境表现为总体趋好、局域问题较多态势     

基于MODIS的长江中游河段悬浮泥沙浓度反演

监测和预报悬浮泥沙浓度的沿程分布和时间变化,无论是对于河流水利工程还是河流生态和环境保护都具有重要意义。卫星遥感反演同步性好、速度快、周期短,可以实时和全面地观测大尺度悬浮泥沙分布。旨在建立基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)影像的长江中游河段悬浮泥沙浓度反演模型, 并利用建立的模型反演2002~2009 年长江中游河段丰水期的悬浮泥沙浓度, 分析其在时间和空间上的变化特征。研究揭示,MODIS Terra 影像红波段与悬浮泥沙浓度具有显著的相关性（R2=0877,n=125,RMSE=4057 mg/L）,可以用于长江中游丰水期悬浮泥沙浓度的反演。长江三峡工程经历三次蓄水,坝下游宜昌至汉口段悬浮泥沙含量显著减少,荆江河段、洞庭湖及城陵矶至武汉江段下降最为显著。洞庭湖来水来沙是长江中游城陵矶以下江段主要的悬浮泥沙来源之一,从预测结果可知,洞庭湖来水在城陵矶汇入长江后与江水混合以至形成数十公里的混合带,至洪湖以下江段逐渐混合均匀     

1990~2013年来洞庭湖区鸟类生物多样性热点区时空动态及变动机理

评估与确定生物多样性分布格局与热点区是建立保护区、制定生物保护决策的基础。洞庭湖地区位处长江中游，是我国重要的淡水湖泊湿地生态系统，为中国乃至亚洲较大的鸟类越冬地之一。以洞庭湖地区14种Ⅰ、Ⅱ级重点保护鸟类为指示物种，基于1990~2013年间的多期遥感影像，运用物种生境分布MAXENT模型，选取地形、水系、植被、气候及人类干扰等共35个影响因子，对其进行生境适宜性评价及生物多样性热点区的筛选与制图，并对热点区时空动态特征进行分析。结果表明：（1）鸟类生物多样性热点区的分布范围呈现出组团状特征，1990~2013年来，热点区面积呈下降趋势；（2）鸟类栖息生境景观格局总体上趋于破碎，生境形状向简单且扁平化形态转变，生境格局呈复杂化；（3）经济与社会发展因素对研究区的鸟类生物多样性热点区变化影响显著，而自然因素产生的影响不明显。研究结果在制定区域生物多样性保护规划方案中可体现较好应用价值。