基于landsat8的海域使用動態(tài)監(jiān)測研究

陳沖

[摘要]遙感技術(shù)歷經(jīng)幾十年發(fā)展，在諸多領(lǐng)域取得豐碩成果。本文應(yīng)用landsat8衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進行前期數(shù)據(jù)精確處理校正，比較分析多種動態(tài)監(jiān)測分析方法的利弊，闡述了海域使用動態(tài)監(jiān)測技術(shù)手段。

[關(guān)鍵詞]遙感 Landsat 動態(tài)監(jiān)測

[中圖分類號] P217 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-8-175-1

1引言

我國海洋資源豐富，海洋資源開發(fā)已有30余年的歷史，資源開發(fā)促進了海洋經(jīng)濟的發(fā)展。而海洋經(jīng)濟的高速發(fā)展對海域管理提出了更高的要求?？焖侔l(fā)展的衛(wèi)星遙感技術(shù)為海洋使用現(xiàn)狀及變化信息的獲取提供了及時有效的技術(shù)手段，本文利用ENVI4.8軟件，采用landsat8衛(wèi)星影像針對浙江省杭州灣局部區(qū)域做遙感自動識別分析，比較幾種處理方法的優(yōu)劣，為海域使用動態(tài)監(jiān)測提供基礎(chǔ)的理論支持。

2數(shù)據(jù)簡介

Landsat衛(wèi)星的軌道設(shè)計為與太陽同步的近極地圓形軌道，衛(wèi)星以同一地方時、同一方向通過同一地點，保證遙感觀測條件的基本一致，利于圖像的對比。自1972年以來，連續(xù)對地觀測40余年，積累了大量的影像數(shù)據(jù)。能滿足大范圍、周期性的數(shù)據(jù)使用需求。從經(jīng)濟性和實用性考慮，采用landsat8衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)做分析處理[2]。

3數(shù)據(jù)處理

為提高分析準確性，降低數(shù)據(jù)處理難度，排除噪點干擾，選擇“地理空間數(shù)據(jù)云”含云量低于5%的landsat8數(shù)據(jù)。

在進行變化信息監(jiān)測前，需要考慮采集日期和時間的差異、圖像像元單位的差異、像素分辨率的差異、大氣條件的差異和圖像配準的精度等因素產(chǎn)生誤差[1]。 此處通過圖像定標、重采樣、大氣校正和圖像精確配準確保分析精確度（非本文重心，過程略）。

變化信息檢測主要可分為三類：圖像直接比較法、分類后比較法、變化信息提取。后兩種方法均基于專家知識的決策樹分類，需要較多的人工干預(yù)。本文討論圖像直接分類法。

圖像直接分類法分為三類，逐一討論如下：

3.1圖像差值、比指法

圖像差值法就是將兩個實相的遙感圖像相減或相除法。其原理是：圖像中未發(fā)生變化的地類在兩個時相的遙感圖像上一般具有相等或相近的灰度值，而當?shù)仡惏l(fā)生變化時，對應(yīng)位置的灰度值會有較大差別。應(yīng)用比值/差值法（b2/b1和b2-b1），會使發(fā)生變化的區(qū)域和背景值有較大差別，從而使變化信息從背景值凸顯出來[2]。

由主成分分析可知，遙感影像的大部分有用信息都集中在第一波段，故以下分析均采用第一波段。從處理結(jié)果看，波段相減保留了大量無用噪聲，難以進行后期判別。波段相除則消除了噪聲，能夠較準確進行判讀。將波段比值分析結(jié)果和2013及2015年影像地理鏈接進行分析，可清楚發(fā)現(xiàn)新增變化區(qū)域，如圖1所示。

3.2假彩色合成法

由于地表的變化，相同傳感器對同一地點所獲取的不同時相的圖像在灰度上有較大的區(qū)別。將前后時相數(shù)據(jù)精確配準，利用假彩色合成的方法，將后一時相的一個波段數(shù)據(jù)賦予紅色通道，前一時相的同一波段賦予藍色和綠色通道。利用三原色原理，形成假彩色圖像。其中，地表未發(fā)生變化的區(qū)域在合成后圖像上的灰度值接近，而發(fā)生變化的區(qū)域呈現(xiàn)紅色，即可判定為變化區(qū)域。

將2015年數(shù)據(jù)第一波段賦予R通道，2013年數(shù)據(jù)第一波段分別賦予G、B通道。處理結(jié)果如下：左圖為2013年影像，右圖為2015年影像，中間為假彩色合成法結(jié)果。地理鏈接后，點擊中間圖紅色區(qū)域，能清楚的看出13年和15年在此處的變化。

3.3波段替換法

在RGB假彩色合成中，G和B分量用前一時相的兩個波段，用后一時相的一個波段圖像組成R分量，在合成的RGB假彩色圖像上能夠很容易的發(fā)現(xiàn)紅色區(qū)域即為變化區(qū)域。

采用321真彩組合，將2015年影像第三波段賦予R通道，將2013年影像的第二波段、第一波段分別賦予G、B通道。將分析結(jié)果和另兩幅影像地理鏈接，紅色部分為變化區(qū)域，此方法分析結(jié)果和假彩色合成法類似（圖略）。

4總結(jié)

本文利用landsat8影像數(shù)據(jù)對浙江省杭州灣局部區(qū)域進行變化檢測，通過前期的數(shù)據(jù)篩選和多種精確校正及處理，得到可利用高質(zhì)量數(shù)據(jù)。從結(jié)果來看，波段相減效果不理想，波段比指法能夠突出變化區(qū)域，有效去除噪聲干擾，但可能丟失細節(jié)信息；假彩色合成法和波段替換法能保留細節(jié)信息，但同時也帶來大量冗余噪聲，對后期解譯分析造成干擾。具體應(yīng)用中可優(yōu)先選擇比值法，提取出較大的圖斑信息。遙感提取變化信息后，還應(yīng)結(jié)合GIS平臺進行分析，為管理部門決策提供精準數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻

[1]趙英時、遙感應(yīng)用分析原理與方法、2013年4月第二版.

[2]鄧書斌、遙感圖像處理方法 、2010年6月第一版.