土地利用變化的時空過程研究已經(jīng)成為全球變化研究關(guān)注的焦點問題,而獲得特定類型或特定區(qū)域長時間序列的變化信息是研究的前提和基礎(chǔ)。遙感影像的時空分辨率在不斷提高,這為探測和刻畫區(qū)域土地利用變化時空過程提供了豐富、可靠的數(shù)據(jù)支撐。因此,基于遙感影像時間序列,發(fā)掘土地利用變化時點、變化位置、變化類型成為土地利用/覆被變化研究熱點之一。Landsat影像記錄了長時間的地表變化,空間分辨率較高,因而成為進行資源管理的最佳影像數(shù)據(jù)。因此,探索基于Landsat影像時間序列的土地利用變化檢測方法,既能豐富遙感影像時間序列分析方法,又能為區(qū)域土地利用變化分析和規(guī)劃管理提供支持�，F(xiàn)有的遙感影像時間序列分析多針對單一指數(shù)的時間序列進行分析,能夠檢測的土地利用變化類型較少,且土地利用變化檢測精度不高。因此,綜合運用多種指數(shù)進行綜合判別越來越受到關(guān)注。本研究探索了多指數(shù)像元級影像時間序列構(gòu)建方法和多元時間序列相似性度量方法,形成了基于Landsat影像多元時間序列的土地利用變化檢測技術(shù)思路和實現(xiàn)方法。本研究選取了 NDVI、NDBI和MNDWI三種指數(shù)構(gòu)建三元時間序列,通過改進距離度量方法,構(gòu)建適用于三元時間序列的相似性度量方法。在此基礎(chǔ)上,檢測土地利用變化時點和變化位置,并結(jié)合土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、遙感影像識別出詳細的土地利用變化類型。主要研究內(nèi)容如下:(1)三元時間序列構(gòu)建及特征分析�？紤]到NDVI、NDBI、MNDWI分別對植被、建筑、水體的檢測效果顯著,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。通過分析不同土地利用類型及變化類型的三元時間序列,可以看出很多土地利用類型的時間序列十分相似,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,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,因此其時間序列上也十分相似�；谕恋乩米兓愋蜁r序特征分析,分別將每個變化時點的土地利用變化樣本像元的平均時間序列作為參考序列,用于檢測不同時點的土地利用變化。(2)三元時間序列相似性度量方法研究。針對三元時間序列的特點,將每個時間點的三元指數(shù)值映射為三維空間的點位坐標,三元時間序列即為不同時間的三維空間中點位坐標序列。根據(jù)三維空間中點的距離量化每個時間點上三元指數(shù)值的相似性,本研究改進了距離度量方法,提出了三元時間序列相似度計算方法。三元時間序列相似度,可以利用兩個序列各個時間點三維空間中點的距離總和來量化。在計算三元時間序列的相似度時,可以先度量兩個三元時間序列中每個時間節(jié)點的三維空間中點的距離,然后在時間維度上進行累加,從而計算出這兩個三元時間序列的相似度。(3)土地利用變化檢測。針對Landsat影像時間序列中土地利用變化時點和變化類型復(fù)雜的特點,本研究提出了基于Landsat影像時間序列土地利用變化檢測思路:先檢測出不同變化時點的土地利用變化,再識別出詳細的土地利用變化類型。利用NDVI、NDBI、MNDWI三元時間序列,以5個變化時點的土地利用變化樣本像元平均時間序列作為參考序列,分別使用一元時間序列和三元時間序列進行了不同時點的土地利用變化檢測。從精度評價結(jié)果來看,四種三元算法檢測結(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結(jié)果均有所提高,表明改進的三元時間序列相似性度量算法,能夠提高了土地利用變化檢測的精度�；谕恋乩米兓瘷z測結(jié)果,利用2009年和2014年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、遙感影像識別詳細的土地利用變化類型。在實驗中,該方法識別出了52種土地利用變化類型,獲取了變化時點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)新點為:(1)改進了三元時間序列相似性度量方法,提高了土地利用變化檢測的精度。(2)提出了先檢測變化時點和位置、再識別變化類型的土地利用變化檢測模型。
【學(xué)位單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：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，以研宄目標為導(dǎo)向，論文分六個章節(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??化檢測方法的相關(guān)研宄進展、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)的自然地理和社會經(jīng)濟條件??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)建三元時間序列，參考低時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，進行了不同土??地利用類型及變化類型的指數(shù)時間序列特征分析。提取了不同變化時點的土地利??用變化樣本像元時間序列作為參考序列，用于檢測不同時點的土地利用變化。??第四章為三元時間序列相似性度量方法研究。針對基于ＮＤＶＩ、ＮＤＢＩ和??ＭＮＤＷＩ三元時間序列的土地利用變化檢測的應(yīng)用需要，本研究中改進了一元時??間序列相似性度量方法，用于度量三元時間序列的相似性。本研宂中將使用改進??的相似性度量方法進行土地利用變化檢測。??第五章為土地利用變化檢測及精度評價。使用構(gòu)建的ＮＤＶＩ、ＮＤＢＩ、ＭＮＤＷＩ??三元時間序列作為土地利用變化檢測的數(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??間序列的土地利用變化檢測方法的試驗區(qū)。??－卜?ｉ－＇ｉ?？?ｉｖ?Ｉ?１２１．．?〇？��？：?ｉｊｊ?？?ｔ??ｎ－＜?ｊｉｉ＇ｉ?ｉｉ－ｉ?ｕｒｉ?ｕｏ?ｏ＇?ｙ???常州市于長三角位置?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?！＇■?？?■■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。計算好的ＮＤＶＩ、ＮＤＢＩ、ＭＮＤＷＩ??均為值域為［１，－１］的單波段指數(shù)影像。圖３．１是計算好的三種指數(shù)的示例，每種??指數(shù)均有５１個時相。??２０??
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本文編號：2885929