遥感石漠化信息的提取.doc

2015年5月绿色科技放在“自然与生态”专栏 遥感石漠化信息的提取戴柔毅国家林业局昆明勘察设计院 云南 昆明650200摘要：石墨化信息的提取要综合多种因素。要考虑到石漠化的等级、石墨化的范围等诸多因素和石漠化的关系,由于石漠化的等级的划分存在着很大的争议所以等级的划分对于石漠化的提取的影响也是巨大的,本文将尺度因子引入到石漠化等级的划分中，在提取石漠化范围的过程中采用了基于内容的特征识别算法，该算法大大提高了石漠化识别的精度。同时可以借助目前已经存在的土地利用的数据,可以在很大程度上提高石漠化信息提取的精度。传统的提取石漠化的方法如改进植被差异化指数方法无法很好的再现石漠化的主要特征,本文以遥感方法中的归一化的差异化植被指数为基础提出了石漠化识别综合识别指标的方法，该方法经过试验能够在很大程度上提高石漠化信息提取的精度。关键词：遥感图像；石漠化；信息提取；植被指数；归一化差异植被指数1引言根据我国相关部分的统计，我国存在很大一部分面积的土地正在面临石漠化的危险。我国西南部地区是我国石漠化较为严重的地区,该区与流经多条河流,是我国的生态命脉,也就是我国环境重要的屏障。石漠化是近年来人们才逐步发现认识到的一种地质灾害,其对我国城市发展中的经济以及生态造成了巨大的影响,并且引起了我国有关部门的高度的重视。遥感技术作为对地质的观测手段,通过一定的算法可以快速准确的获取到我国石漠化的面积以及分布等。这些石漠化的数据可以为我国石漠化的研究以及防止石漠化的措施制定提供一定的决策依据。但是石漠化的概念以及石漠化的分级历来存在着一定的争议。关于其概念以及分级不同的学者有着不同的看法。但是总体来看普遍认为石漠化实际上是荒漠化的前提, 其主要的表现有植被遭到破坏，水土流失严重裸露等。石漠化的形成过程中非常复杂,石漠化的形成取决于多种自然因素，在一定程度上会受到人们活动的影响。图1石漠化示意图2影响石漠化信息提取关键因素分析影响石漠化信息提取的因素有很多,找出影响石漠化信息提取的因素是保证石漠化信息提取的关键。所以本文对于影响石漠化信息提取的因素进行了研究。石漠化信息总是和其他的地理特征相关的。可以通过这种相关性来对石漠化信息进行提取。这种相关性的地理特征也就是石漠化信息提取所采用的方法，主要有以下两种。2.1地质水文分析石漠化的前身喀斯特地貌是一种自然特征，其形成是伴随着水对于碳酸盐石的溶解造成的。而水文地质图则是综合了地貌特征、以及岩石特征、地质结构和地下水形成的观测图。在水文地质图上可以观测到喀斯特地貌的分布以及特征，所以利用水文地质图可以非常简单的提取出石漠化的范围分布。就目前的喀斯特石漠化信息提取的方法多采用的就是该方法。但是采用该方法一般要受到所采集的水文地质资料的制约。在获取水文地质图的过程中很难能够精确的获得非常准确的水文地质图，这些水文地质图所存在的误差会在很大程度上影响喀斯特石漠化信息的提取，进而影响石漠化信息提取的精度。2.2地貌特征分析在我国的西南部地区，自然生态系统包括以下的组成成分，植被、地质、地貌以及水文等特征，这些形成喀斯特石漠化的基础，所以其和喀斯特石漠化存在一定的相关性可以利用这些特征的组合来对喀斯特石漠化信息进行提取。但是目前利用喀斯特地貌特征来对喀斯特石漠化信息提取的方法较为少见。相关领域的研究人员在利用TM影响来对喀斯特石漠化地貌进行分析的过程中发现TM影像三个波段所合成的伪彩色图像和非喀斯特石漠化地区存在很大的差异，可以将此差异用于石漠化信息的提取。基于颜色和纹理信息来对石漠化信息进行提取的方法有很多，简单介绍一下两种方法。(1)颜色直方图法通过颜色特征可以对地表的特征进行整体的统计,可以用来描述石漠化区域的在不同波段的直方图，通过获取石漠化区域的多维分布来对石漠化区域进行提取。(2)Tamura纹理特征提取算法可以通过Tamura文理特征算法来对石漠化信息进行提取这些纹理信息包括粗糙度信息、对比度信息以及方向规整度等来对石漠化区域进行提取。本文在综合上述两种方法的基础上提取了石漠化信息提取的算法。3石漠化信息提取3.1石漠化提取算法本文所采取的算法是植被指数法，一般的植被比值指数法如下：在上述公式中分子和分母分别近红外以及红外波段的反射率，由此可以得到归一化的差异植被指数法如下：改进后的归一化综合指数方法如下：3.2土地利用图斑在石漠化信息提取中的应用通过不同土地类型作为研究方法来对石漠化信息进行提取方法认为,土地利用的类型不同那么其所导致的石漠化的等级也会有所不同。而土地利用类型正体现着人类的活动是否加于了该区域上,不同的土地利用方式对于石漠化的等级有着非常显著的影响。所以结合土地利用图斑可以更加准确的提取石漠化信息。4结束语本文利用遥感影像的方法对于喀斯特石漠化区域提取的方法进行了研究，本文首先介绍了喀斯特石漠化的形成的机理以及特点，然后介绍了针对这些特点对于喀斯特石漠化进行信息提取的方法，结合这些方法本文提出了喀斯特石漠化信息提取的综合指标方法，通过而且通过利用土地利用图斑可以有效的增加石漠化信息提取的精度。参考文献2段锦.遥感和地理信息技术在石漠化研究中的应用J.黑龙江生态工程职业学院学报, 2009,22(1):9 -10.3李朝阳,况顺达,李志忠,等.喀斯特石漠化遥感信息增强与监测技术J.桂林工学院学报, 2007, 27(1):30 -35.4王金华,李森,李辉霞,等.石漠化土地分级指征及其遥感影像特征分析-以粤北岩溶山区为例 J.中国沙漠,2007,27(5):765-769.5王晓红,刘耀林, 彭恢铭.应用RS和GIS技术监测石漠化的研究J.中国水土保持, 2006(5):47 -50.6陈起伟,兰安军, 熊康宁,等.基于遥感光谱特征的喀斯特石漠化信息提取J.贵州师范大学学报(自然科学版), 2003, 21(4):82 -87.7李