基于ENVI的TM影像變化信息檢測(cè)方法與實(shí)踐

吳彤

摘 要：變化信息檢測(cè)是目前遙感應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，目前尚未發(fā)現(xiàn)一種通用的變化檢測(cè)方法。見諸文獻(xiàn)中眾多的變化檢測(cè)方法，其實(shí)質(zhì)可以分為兩種類型，即光譜直接比較法和分類后比較法。在ENVI環(huán)境下，采用光譜直接比較法和分類后比較法對(duì)大連市普蘭店灣及普蘭店灣渤海入?？诘貐^(qū)的TM影像進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明：邊緣檢測(cè)方法、水體信息提取法對(duì)于快速發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域是有效的，而分類后比較法在提供詳細(xì)的變化信息上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵字：TM影像；變化檢測(cè)；ENVI

中圖分類號(hào)： F12 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2014）33-0294-02

遙感是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的對(duì)地觀測(cè)綜合性技術(shù)。經(jīng)過近三十年的發(fā)展，遙感技術(shù)已滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于推動(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)進(jìn)步、環(huán)境的改善和國防建設(shè)起到重大作用[1]。遙感圖像變化檢測(cè)是根據(jù)不同時(shí)期觀測(cè)的圖像或獲得的其他輔助數(shù)據(jù)檢測(cè)同一地區(qū)目標(biāo)物的變化，利用不同時(shí)期的影像進(jìn)行變化檢測(cè)就能獲得地物的變化信息，實(shí)質(zhì)是地表特征隨時(shí)間變化發(fā)生的變化而引起的兩個(gè)時(shí)期影像像元光譜響應(yīng)的變化。

對(duì)于海岸的動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)，若以傳統(tǒng)、常規(guī)的調(diào)查手段不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且難以進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地監(jiān)測(cè)與研究。而遙感作為一種動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)岸線變化的手段，具有數(shù)據(jù)來源多、覆蓋面廣、可重復(fù)觀測(cè)、費(fèi)用低等許多優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛利用[2]。實(shí)際應(yīng)用中多涉及到傳統(tǒng)變化檢測(cè)方法，如差值法、主成分分析法、分類比較法等。

利用大連市1990年和2009 年兩個(gè)時(shí)相的TM遙感影像，選取影像中的部分為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在ENVI中運(yùn)用光譜直接比較法和分類后比較法對(duì)其海岸帶進(jìn)行變化信息監(jiān)測(cè)，得到結(jié)果并作分析比較。

一、材料與方法

根據(jù)最新普查數(shù)據(jù)，大連市黃渤兩海岸線總長度約2 211公里，是全國海岸線最長的城市，其中大陸岸線約1 371公里，島嶼岸線約840公里。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選自1990年和2009年Landsat 5 TM 影像，景號(hào)為120-33。實(shí)驗(yàn)研究區(qū)位于大連市普蘭店部分沿海地區(qū)，主要覆蓋了普蘭店灣及普蘭店灣渤海入海口的大部分（見圖1）。

圖1 研究區(qū)域

采用直接檢測(cè)法中的邊緣檢測(cè)方法和水體信息提取法，以及分類后比較法這三種方法進(jìn)行試驗(yàn)。邊緣檢測(cè)法中利用ENVI軟件中的濾波器[3]，對(duì)數(shù)據(jù)中的波段逐一試驗(yàn)，得到邊緣檢測(cè)結(jié)果。水體信息提取法采用多波段運(yùn)算來增強(qiáng)影像中的水體信息達(dá)到提取水體的目的，從而進(jìn)行圖像直接比較。分類后比較法采用非監(jiān)督分類中ISODATA進(jìn)行分類后進(jìn)行檢測(cè)。

二、 結(jié)果與討論

從以上結(jié)果可以看出，三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)：

1.邊緣檢測(cè)法（A）較為簡單方便，可直接看出海岸線的變化情況，但不同波段數(shù)據(jù)的檢測(cè)結(jié)果差別較大，對(duì)于本試驗(yàn)的數(shù)據(jù)而言，邊緣檢測(cè)法僅能檢測(cè)出海陸水體分界，進(jìn)而對(duì)海岸帶實(shí)行變化信息檢測(cè)。圖示中的亮紅色即表示海岸帶變化信息檢測(cè)部分。

2.水體信息提取方法（B）試驗(yàn)效果較好，但是涉及不同試驗(yàn)?zāi)康牟ǘ蔚奶匦浴⒉煌嗖ǘ芜\(yùn)算方法的試驗(yàn)達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)康母鞑幌嗤?。但仍存在多波段運(yùn)算的局限性、數(shù)據(jù)計(jì)算量大等缺點(diǎn)。

3.分類后比較法（C）明顯具有豐富的變化信息優(yōu)勢(shì)，但單次分類精度是影響最終變化檢測(cè)精度重要因素。試驗(yàn)中，首先要確定統(tǒng)一的地物分類標(biāo)準(zhǔn)，如：前后兩次分類使用相同的地物分類。在本試驗(yàn)中，分類后變化監(jiān)測(cè)的結(jié)果最為客觀地顯檢測(cè)出了大連地區(qū)海岸帶的變化信息。

三、結(jié)論

通過實(shí)例試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，邊緣檢測(cè)法和水體信息提取在快速發(fā)現(xiàn)變化信息，提供宏觀變化趨勢(shì)上效果較好；而分類后比較法在提供詳細(xì)的變化信息上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。本研究雖然取得了一些新的進(jìn)展，但針對(duì)變化信息檢測(cè)方法的研究才剛剛開始，有許多重要的理論和方法問題需要解決，還有許多工作有待于進(jìn)一步研究與探討。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梅安新，彭望琭，秦其明，劉慧平.遙感導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2] 龔健雅.對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)處理與分析研究進(jìn)展[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2007.

[3] 鄧書斌.ENVI遙感圖像處理方法[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

Method and Practice of Change Detection from TM Images Based on ENVI

——Change Detection of Part Costal Zone in Dalian

WU Tong

（Colloge of Urban and Environmental Sciences，Liaoning Normal University，Dalian 116029，China）

Abstract：Change detection is an important method of remote sensing applicationfield.Yet any method cannot be used universally.Many change detection methods in the literature，their essence can be classified into two types：comparison method and post-classification comparison method.Three methods which are Edge detection，Extraction of water and post-classification comparison，will be tested in theTM images of Pulandian Bay and the estuary of Bohai Seain Dalian Cityby using ENVI.Research datashowed that Edge detection and Extraction of water are effective for quick detect.Post-classification has obviousadvantage in providing the detail information of change detection.

Key words：TM images ；change detection；ENVI

[責(zé)任編輯 魏 杰]endprint