综合利用雷达影像和光学影像的泥炭沼泽(peatlands)分布遥感分类研究

来源 :中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所) | 被引量 : 14次 | 上传用户:lys198311
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泥炭沼泽是重要的湿地类型之一,其独特的生态功能对维持区域生态平衡和可持续发展具有重要的作用;同时,因其碳储量巨大在全球气候变化和生态系统平衡中也占着举足轻重的地位。目前,随着人类活动范围和强度不断的增加,大量的泥炭沼泽湿地减少和退化现象日趋严重。为更好的保护现有的泥炭沼泽资源、减少泥炭沼泽的破坏和制定科学的管理措施,确定泥炭沼泽的空间分布是其前提和基础。结合遥感技术,实现泥炭沼泽空间分布制图对泥炭沼泽的保护和管理具有重要的研究和现实意义。东北地区由于其适宜的气候、地形地貌、地质、土壤、水文等条件,泥炭沼泽广泛发育,是我国泥炭沼泽集中分布区域之一。由此,本研究选择东北地区三处泥炭沼泽典型分布区(大兴安岭、小兴安岭和长白山)为研究区,以Radarsat-2、ALOS PALSAR雷达影像和Landsat TM/OLI光学影像为主要数据源,在分析不同土地覆盖类型雷达后向散射系数特征的基础上,利用面向对象—决策树分类方法实现三个研究区的泥炭沼泽空间分布制图。首先,对比分析C波段和L波段雷达波束在不同极化方式下与L波段雷达波束在不同时相不同极化方式下所对应的不同土地覆盖类型雷达后向散射系数的特征差异;其次,对光学和雷达遥感影像进行面向对象多尺度分割,利用最优分割尺度模型确定最优分割尺度,并对分割完成对象进行特征参数计算;再次,利用J—M距离法选择最优分类波段;进而,在选取最优分类波段的基础上构建分类决策树完成泥炭沼泽空间分布制图和分类精度验证;最后,应用传统分类方法和不同数据源对各个研究区进行泥炭沼泽信息提取和分类精度验证,对比分析各种泥炭沼泽空间分布制图方案的优缺点。通过本研究,得出的主要结论如下:(1)不同沼泽类型在C波段和L波段雷达波束交叉极化方式(HV和VH)下雷达后向散射系数间差异较同极化方式(HH和VV)下雷达后向散射系数间差异更为明显,交叉极化(HV和VH)更利于泥炭沼泽与其他沼泽类型间的区分和识别。C波段的雷达影像更适于区分草本沼泽和不同泥炭沼泽类型,但不易区分郁闭型泥炭沼泽和木本沼泽;而L波段雷达影像可区分木本沼泽和郁闭型泥炭沼泽。(2)利用多时相L波段雷达影像可识别区分不同泥炭沼泽类型和其他沼泽类型。6月中旬与7月末不同泥炭沼泽类型间雷达后向散射系数的差异大于7月末与10月末两者之间的差异;6月中旬与7月末L波段HH极化方式下郁闭型泥炭沼泽与木本沼泽间的后向散射系数差异较明显,易于实现两者区分。(3)综合应用雷达和光学遥感影像数据源比仅应用光学影像实现泥炭沼泽空间分布制图的分类精度高。仅应用光学影像进行分类不同泥炭沼泽类型和泥炭沼泽与其他沼泽类型间混分错分现象严重,泥炭沼泽分类精度不足50%;而利用光学和雷达影像进行泥炭沼泽信息提取,泥炭沼泽分类精度可达80%以上。(4)应用面向对象—决策树分类方法比应用传统遥感分类方法所获得的分类精度高约5—10%。传统监督分类和非监督分类方法进行泥炭沼泽制图,精度验证两者间差异不大。
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