土地利用變化的時(shí)空過程研究已經(jīng)成為全球變化研究關(guān)注的焦點(diǎn)問題,而獲得特定類型或特定區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間序列的變化信息是研究的前提和基礎(chǔ)。遙感影像的時(shí)空分辨率在不斷提高,這為探測(cè)和刻畫區(qū)域土地利用變化時(shí)空過程提供了豐富、可靠的數(shù)據(jù)支撐。因此,基于遙感影像時(shí)間序列,發(fā)掘土地利用變化時(shí)點(diǎn)、變化位置、變化類型成為土地利用/覆被變化研究熱點(diǎn)之一。Landsat影像記錄了長(zhǎng)時(shí)間的地表變化,空間分辨率較高,因而成為進(jìn)行資源管理的最佳影像數(shù)據(jù)。因此,探索基于Landsat影像時(shí)間序列的土地利用變化檢測(cè)方法,既能豐富遙感影像時(shí)間序列分析方法,又能為區(qū)域土地利用變化分析和規(guī)劃管理提供支持。現(xiàn)有的遙感影像時(shí)間序列分析多針對(duì)單一指數(shù)的時(shí)間序列進(jìn)行分析,能夠檢測(cè)的土地利用變化類型較少,且土地利用變化檢測(cè)精度不高。因此,綜合運(yùn)用多種指數(shù)進(jìn)行綜合判別越來越受到關(guān)注。本研究探索了多指數(shù)像元級(jí)影像時(shí)間序列構(gòu)建方法和多元時(shí)間序列相似性度量方法,形成了基于Landsat影像多元時(shí)間序列的土地利用變化檢測(cè)技術(shù)思路和實(shí)現(xiàn)方法。本研究選取了 NDVI、NDBI和MNDWI三種指數(shù)構(gòu)建三元時(shí)間序列,通過改進(jìn)距離度量方法,構(gòu)建適用于三元時(shí)間序列的相似性度量方法。在此基礎(chǔ)上,檢測(cè)土地利用變化時(shí)點(diǎn)和變化位置,并結(jié)合土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、遙感影像識(shí)別出詳細(xì)的土地利用變化類型。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)三元時(shí)間序列構(gòu)建及特征分析。考慮到NDVI、NDBI、MNDWI分別對(duì)植被、建筑、水體的檢測(cè)效果顯著,且值域均在[-1,1]之間,本研究選取NDVI、NDBI、MNDWI三種指數(shù)構(gòu)建三元時(shí)間序列。結(jié)合土地利用現(xiàn)狀、Google Earth高分遙感影像,選取了土地利用類型未發(fā)生變化的和發(fā)生變化的典型樣本點(diǎn)。通過分析不同土地利用類型及變化類型的三元時(shí)間序列,可以看出很多土地利用類型的時(shí)間序列十分相似,難以通過單一指數(shù)區(qū)分開來。主要原因是從土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)提取的土地利用類型分類較為精細(xì),土地利用中農(nóng)用地、建設(shè)用地的子類型在遙感影像中的光譜特性十分相似,因此其時(shí)間序列上也十分相似�；谕恋乩米兓愋蜁r(shí)序特征分析,分別將每個(gè)變化時(shí)點(diǎn)的土地利用變化樣本像元的平均時(shí)間序列作為參考序列,用于檢測(cè)不同時(shí)點(diǎn)的土地利用變化。(2)三元時(shí)間序列相似性度量方法研究。針對(duì)三元時(shí)間序列的特點(diǎn),將每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的三元指數(shù)值映射為三維空間的點(diǎn)位坐標(biāo),三元時(shí)間序列即為不同時(shí)間的三維空間中點(diǎn)位坐標(biāo)序列。根據(jù)三維空間中點(diǎn)的距離量化每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上三元指數(shù)值的相似性,本研究改進(jìn)了距離度量方法,提出了三元時(shí)間序列相似度計(jì)算方法。三元時(shí)間序列相似度,可以利用兩個(gè)序列各個(gè)時(shí)間點(diǎn)三維空間中點(diǎn)的距離總和來量化。在計(jì)算三元時(shí)間序列的相似度時(shí),可以先度量?jī)蓚�(gè)三元時(shí)間序列中每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的三維空間中點(diǎn)的距離,然后在時(shí)間維度上進(jìn)行累加,從而計(jì)算出這兩個(gè)三元時(shí)間序列的相似度。(3)土地利用變化檢測(cè)。針對(duì)Landsat影像時(shí)間序列中土地利用變化時(shí)點(diǎn)和變化類型復(fù)雜的特點(diǎn),本研究提出了基于Landsat影像時(shí)間序列土地利用變化檢測(cè)思路:先檢測(cè)出不同變化時(shí)點(diǎn)的土地利用變化,再識(shí)別出詳細(xì)的土地利用變化類型。利用NDVI、NDBI、MNDWI三元時(shí)間序列,以5個(gè)變化時(shí)點(diǎn)的土地利用變化樣本像元平均時(shí)間序列作為參考序列,分別使用一元時(shí)間序列和三元時(shí)間序列進(jìn)行了不同時(shí)點(diǎn)的土地利用變化檢測(cè)。從精度評(píng)價(jià)結(jié)果來看,四種三元算法檢測(cè)結(jié)果的總體精度均高于85%,Kappa系數(shù)高于0.8,相較于一元算法檢測(cè)結(jié)果均有所提高,表明改進(jìn)的三元時(shí)間序列相似性度量算法,能夠提高了土地利用變化檢測(cè)的精度�；谕恋乩米兓瘷z測(cè)結(jié)果,利用2009年和2014年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、遙感影像識(shí)別詳細(xì)的土地利用變化類型。在實(shí)驗(yàn)中,該方法識(shí)別出了52種土地利用變化類型,獲取了變化時(shí)點(diǎn)和變化類型更加豐富的土地利用變化信息,一定程度解決了中分影像分類較粗的問題。研究的創(chuàng)新點(diǎn)為:(1)改進(jìn)了三元時(shí)間序列相似性度量方法,提高了土地利用變化檢測(cè)的精度。(2)提出了先檢測(cè)變化時(shí)點(diǎn)和位置、再識(shí)別變化類型的土地利用變化檢測(cè)模型。
【學(xué)位單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P237
【部分圖文】：

１．４論文結(jié)構(gòu)??根據(jù)研宄內(nèi)容和研究技術(shù)路線，以研宄目標(biāo)為導(dǎo)向，論文分六個(gè)章節(jié)組織論??文總體結(jié)構(gòu)（圖１．２）。??第一章為引言。介紹本研宄的選題背景和研究意義，論述國內(nèi)外土地利用變??化檢測(cè)方法的相關(guān)研宄進(jìn)展、闡述主要研宄內(nèi)容、研宄思路和技術(shù)路線。??第二章為研宄區(qū)概況與數(shù)據(jù)預(yù)處理。描述研宂區(qū)的自然地理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件??以及土地利用變化情況，羅列本研宄所采用的數(shù)據(jù)資料，介紹來源并描述數(shù)據(jù)預(yù)??處理工作。??第三章為三元時(shí)間序列構(gòu)建及特征分析。本研宄選取了?ＮＤＶＩ、ＮＤＢＩ和??ＭＮＤＷＩ三種指數(shù)構(gòu)建三元時(shí)間序列，參考低時(shí)間分辨率的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，??在土地利用變化區(qū)域及未變化區(qū)域，選擇各類土地的典型樣本點(diǎn)，進(jìn)行了不同土??地利用類型及變化類型的指數(shù)時(shí)間序列特征分析。提取了不同變化時(shí)點(diǎn)的土地利??用變化樣本像元時(shí)間序列作為參考序列，用于檢測(cè)不同時(shí)點(diǎn)的土地利用變化。??第四章為三元時(shí)間序列相似性度量方法研究。針對(duì)基于ＮＤＶＩ、ＮＤＢＩ和??ＭＮＤＷＩ三元時(shí)間序列的土地利用變化檢測(cè)的應(yīng)用需要，本研究中改進(jìn)了一元時(shí)??間序列相似性度量方法，用于度量三元時(shí)間序列的相似性。本研宂中將使用改進(jìn)??的相似性度量方法進(jìn)行土地利用變化檢測(cè)。??第五章為土地利用變化檢測(cè)及精度評(píng)價(jià)。使用構(gòu)建的ＮＤＶＩ、ＮＤＢＩ、ＭＮＤＷＩ??三元時(shí)間序列作為土地利用變化檢測(cè)的數(shù)據(jù)源

第二章研宄區(qū)概況與數(shù)據(jù)預(yù)處理??２．１研宄區(qū)概況??本研究選取常州市新北區(qū)為研究區(qū)（圖２．１），因其快速的城市發(fā)展帶來了巨??大的土地利用變化。所以新北區(qū)非常適合作為本文所提出的基于Ｌａｎｄｓａｔ影像時(shí)??間序列的土地利用變化檢測(cè)方法的試驗(yàn)區(qū)。??－卜?ｉ－＇ｉ?？?ｉｖ?Ｉ?１２１．．?〇？�。浚�?ｉｊｊ?？?ｔ??ｎ－＜?ｊｉｉ＇ｉ?ｉｉ－ｉ?ｕｒｉ?ｕｏ?ｏ＇?ｙ???常州市于長(zhǎng)三角位置?Ｎ?新北區(qū)于常州冇位敗?Ｎ??０?４５?９０?１?８０?公里?＾?０?１５?３０?６０?公丨１１??ＪＩＫ＇?ＯＦ?ｌｌ？?〇＇Ｆ?Ｉ?ＪＯ＇?Ｏ＇Ｆ?Ｉ：＊ｒ?Ｏ＇Ｆ．?１２２＂?０＇Ｅ?１１９＋?２〇＇Ｆ?１１９?４０＇ｈ?ｌ＿＇？＇?ＯＦ???；?；＇■?ｊ?Ｉ－?ｉ?■?��？■?Ｉ?〇?Ｉ???：?：＇＜?＿?Ｉ?＇?Ｉ?Ｉ?�。А�?？?■■丨＇?：?：＇ｉ?．?＇?‘?■?．．．＇丨１?■?＇ｉ．丨??：??新北區(qū)遙感影像Ｎ?新北Ｋ丨？？地利用現(xiàn)狀圖（２０丨４年）?Ｎ?、??：ｆｌｂＡ?％Ａ??ＩＨ?＜Ｓ?Ｋ?１１９＂?ｉＯ?Ｆ?ｔｌ？？－?ｖ，?ｆ?ＩＷ?０＇Ｅ?１１９?１５＇Ｅ?１１９＂?５０＇Ｅ?１１９＇?ｉ５－Ｆ?ＩＷ?０＇Ｅ??圖２．１研宂區(qū)圖??Ｆｉｇ．２．１?Ｔｈｅ?ｓｔｕｄｙ?ａｒｅａ??２．Ｕ自然地理概況??新北區(qū)位于北緯３１°４８＇？３２°０３＇

５影像的紅光波段和近紅外波段分別是第三和第四波段，而Ｌａｎｄｓａｔ?８影像的紅??光波段和近紅外波段分別為第四和第五波段。計(jì)算好的ＮＤＶＩ、ＮＤＢＩ、ＭＮＤＷＩ??均為值域?yàn)椋郏保保莸膯尾ǘ沃笖?shù)影像。圖３．１是計(jì)算好的三種指數(shù)的示例，每種??指數(shù)均有５１個(gè)時(shí)相。??２０??
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本文編號(hào)：2885929