遥感影像变化检测方法研究

1、遥感影像变化检测方法研究摘 要：本文总结了遥感影像的处理方法及变化检测方法的选择，探讨了分类后变化检测方法，通过该方法对两幅时相同一地区的遥感影像进行处理和分析，将获取的遥感影像进行预处理，利用非监督分类的方法分别对遥感影像中的地物类型进行分类，结果表明：通过分类后比较法发现和提取土地利用类型变化信息检测效果更好。关键词：遥感影像；监督分类；非监督分类；变化检测中图分类号：TP751 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2017.04.0831 变化检测变化检测就是由数据检测出变化的部分【1】。遥感变化检测是在多时相遥感影像中，识别和分析地表区域的空间和光

2、谱信息变化的过程。遥感变化检测实质为分析遥感瞬时视场中地表特性随时间变化的规律，对其引起的不同时相遥感影像像元光谱的改变特征，选取合适的检测算法，从而达到对不同时间的同一地区地物差异信息的提取，和对同一地区的发展变化情况进行长时间并且连续的动态监测的目的【2】。所以，有效地检测以及准确地展示其变化，给分析和预测某一个特定的场景未来一段时间内可能发生的转变情况提供很有价值的依据。1.1 遥感影像变化检测的处理流程典型的变化检测方法：选取两张不同的图像作为输入量，然后生成一张新的二进制图像，这张新生成的图像中标识了变化的区域【3】。多时相遥感影像进行变化检测的处理流程与其相似，见图1，其中最为关键

3、的步骤为遥感影像预处理、变化检测以及检测结果精度评估【4】。1.2 遥感影像变化检测的方法随着遥感影像变化检测技术的发展，科研院所和高校的研究员们从多个角度提出了多种技术分类方法。根据不同的比较和分类顺序，把变化检测分为图像直接比较法和分类后比较法。1）直接比较法。直接比较法是直接比较不同时间点两幅遥感影像的光谱值，这种方法的显著的代表是传统的差值/比值法。差值/比值法是对两个不同时相的遥感影像（已配准）的光谱值在相应地理空间位置上作差值/比值，得到差值/比值图像。差值/比值图像反映了两个相异时相的遥感影像之间的差异程度，加强了变化的信息，控制了未变化的信息，但是要完成检测还需要对差值/比值图

4、像进行分类，以区分是否有信息发生变化【5】。2）分类后比较法。分类后比较法是普遍使用的变化检测方法中最直观的方法，能避开其他方法所需要的图像系列时相一致的条件及图像间辐射校正、匹配等方面的问题【6】，因此是遥感影像变化检测方法中经常使用的方法之一，在提取土地类型改变等方面有着广泛的应用。其实现原理为将两个时相影像各自分类后所得的结果进行叠加，通过对t1时相和t2时相两个影像分类结果进行编码，最终产生一个描述两个时相变化的完整矩阵。此外，还可以对分类结果分组达到识别变化区域的目的。监督分类和非监督分类为其中两种方法【7】，优缺点比较见表1。2 实例分析该实验的数据为合肥市两个时相的遥感影像数据。

5、LandSat-8卫星上携带有两个主要载荷：陆地成像仪（Operational Land Imager，OLI）和热红外传感器（Thermal Infrared Sensor，TIRS），其中OLI数据含有9个波段，空间分辨率为30 m，其中包括一个15 m的全色波段。遥感影像的两个时相时间分别为2013年和2016年。遥感影像的条带号为121，行编号为38 。笔者采用分类后变化检测的方法。因此在进行变化检测之前，需要对预处理后的遥感影像进行非监督分类。将遥感影像分类数目设置为10，随后对分类进行合并，以达到提取地物信息的目的。根据上述变形监测方法过程介绍，利用软件对该地区两个时相的遥感影像进

6、行预处理，经过非监督分类和重分类处理，图1为t1时相分类后的结果影像，图2为t2时相分类后的结果影像。利用软件中的工具对上述两幅结果影像进行变化检测叠加处理，对两幅分类后的影像的像元进行比较，得到20132016年像元类型变化情况，见表2、表3。从表2、表3得知，20132016年期间草地、林地变化为建筑物的像元数为1 219，变化为道路的像元数为9 732，分别占总面积的2.606%和20.804%；裸地变化为建筑物的像元数为2 855，占总面积的8.362%。说明城市的发展以及外来人口的增多，使得城市需要建造道路和建筑物来满足人们的需求。3 结束语随着科技的发展和进步，遥感信息获取技术在时

7、间、空间和光谱分辨率等方面有了很大提高，利用遥感影像变化检测实现对地物的动态监测也受到越来越多的重视。笔者总结了遥感影像的处理方法，变化检测方法的选择，研究和探讨了分类后变化检测方法，通过分析数据得到城市土地利用类型的变化趋势。但笔者选取的实验影像只进行了简单的预处理，其他部分的预处理影响因素比较复杂，并且非监督分类效果对结果也会产生较大影响，需要进一步研究。参考文献：【1】 SINGH Ashbindu. Review Article Digital change detection techniques using remotely-sensed data. International J

8、ournal of Remote Sensing, 2010, 10(6): 989-1003.【2】 ALQURASHI Abdullah F, KUMAR Lalit. Inverstigating the use of remote sensing and GIS techniques to detect land use and land cover change: a review. Advances in Remote Sensing, 2013, 2(2): 193-204.【3】 SAXENA Ajit, BANSAL Dileram, SINGH Gajendra. A Review on Image Processing Technique for Change Detection on SAR Information. Computer Technology and Applications, 2014, 5(3): 861-868.【4】 张佳琦.遥感影像变化检测方法及应用研究.北京:中国地质大学(北京),2015.【5】 梅安新,彭望琭,秦其明,等.遥感导论.北京:高等教育出版社,2001.【6】 彭顺喜.基于遥感图像的城市空间扩展监测.长沙:中南大学,2007.【7】 史泽鹏,马友华