遥感图像分类标准与分类方法完整版

遥感图像分类标准与分类方法•

第一节

地表覆被遥感分类体系•

第二节

美国MRLC土地覆被制图技术方法

•

第三节

遥感分类方法基于遥感卫星影像

的地表覆被分类体系•

地表覆盖是随遥感技术发展而出现的一个

新概念，其内涵与“土地利用”相关但又

不完全相同。地表覆盖（LandCover）是指

自然营造物和人工建筑物所覆盖的地表诸

多要素的综合体，包括地表植被、土壤、

冰川、河流、湖泊、沼泽湿地及各种建筑

物，主要侧重描述地球表面的自然属性，

具有特定

的时间和空间特性.遥感地表覆被分类体系1

基于遥感的主要地表覆盖分类体系评述

–

全球尺度的土地覆被分类体系–

区域尺度的土地覆被分类体系–

可扩展的FAO土地覆被分类系统2

问题描述与总结1.1全球尺度的土地覆被分类体系全球尺度土地覆被一、土地覆被制图研究进展Grekousis

et

al.

2015.

IJRS区域尺度土地覆被产品一、土地覆被制图研究进展东南亚还未

有公开共享

的LC产品Grekousis

et

al.

2015.

IJRS•••••••数据源时间范围（分辨率）

空间分辨率分类体系验证分类精度分类方法土地覆被制图研究所涉及的几个方面一、土地覆被制图研究进展土地覆被制图研究所涉及的几个方面：数据源AerialASTERAVHRRCBERSETM+GeoEyeHJ-1HyperspectralIKONOSIRSKOMPSATLiDARMERISMODISMSSQuickbirdRapidEyeSARSPOTTMGF-1/2,

Sentinel

1/2Yu

et

al.

2014.

IJRS土地覆被产品数据获取时间GLCC

2.0

IGBP

DISCover1992.4-1993.3ISLSCP

II

IGBP

DISCover

and

SiB1992.4-1993.3MODIS

Land

Cover

Type/

MCD12Q12001开始，每年一期UMD1992–1993GLC

20001999.11-2000.12GlobCoverGlobCover2005

v2.2

(2004-2006)GlobCover2009

(2009)GLCNMOGLCNMO

v1

(2003)GLCNMO

v2

(2008)GLC-SHARE

(Global

Land

Cover-SHARE)基于数据源GeoWikiHybrid

1

(MODIS

2005,

GLC2000)Hybrid

2

(GlobCover

2005,

GLC200)Climate

Change

Initiative-Land

Cover

(CCI-LC)2000

(1998-2002)2005

(2003-2007)2010

(2008-2012)Global

Land

Cover

250

m

China

(GLC250

m_CN)2001

(2000-2001)2010

(2009-2011)Finer

Resolution

Observation

and

Monitoring

Global

Land

Cover

(FROM-GLC)大约2010年（FROM-GLC，FROM-GLC-seg，FROM-GLC-agg，

FROM-GLC-Hierarchy）GlobeLand3020002010土地覆被制图研究所涉及的几个方面：空间分辨率产品空间分辨率遥感数据源尺度参考文献1IGBP1

kmAVHRR

NDVI

(1992-1993)全球Loveland

et

al.

20002UMD1

kmAVHRR

NDVI

(1992-1993)全球Hansen

et

al.

20003GLC20001

kmMonthly

NDVI

data

derivedform

SPOT

(1999-2000)全球Bartholome

andBelward

20054MODIS

LC(annual)500

mAnnual

MODIS

data全球Friedl

et

al.

2002,20105GlobCover300

mBimonthly

ENVISAT/MERIS(2005-2009)全球Arino

et

al.

2008;Bontemps

et

al.

20106MODIS

LC(monthly)1

kmMonthly

MODIS

data全球Tateishi

et

al.

20117FROM-GLC30

mLandsat

TM/ETM+全球Gong

et

al.

20128GlobLand3030

mLandsat

TM/ETM+,

HJ-1A/B全球Chen

et

al.

20159EOSD

LC25

mLandsat

7

ETM+

(2000)区域Wulder

et

al.

200310NLCD30

mLandsat

TM

(1992,

2001,2006,

2011)区域Fry

et

al.

2011土地覆被制图研究所涉及的几个方面：分类体系MODIS

IGBP•

Water•

Evergreen

Needleleaf

forest•

Evergreen

Broadleaf

forest•

Deciduous

Needleleaf

forest•

Deciduous

Broadleaf

forest•

Mixed

forest•

Closed

shrublands•

Open

shrublands•

Woody

savannas•

Savannas•

Grasslands•

Permanent

wetlands•

Croplands•

Urban

and

built-up•

Cropland/Natural

vegetationmosaic•

Snow

and

ice•

Barren

or

sparsely

vegetatedMODIS

UMD•

Water•

Evergreen

Needleleaf

forest•

Evergreen

Broadleaf

forest•

Deciduous

Needleleaf

forest•

Deciduous

Broadleaf

forest•

Mixed

forest•

Closed

shrublands•

Open

shrublands•

Woody

savannas•

Savannas•

Grasslands•

Croplands•

Urban

and

built-up•

Barren

or

sparsely

vegetatedGLC2000•

Tree

Cover,

broadleaved,

evergreen•

Tree

Cover,

broadl,

decid,

closed•

Tree

Cover,

broadl,

decid,

open•

Tree

Cover,

needle-leaved,

evergreen•

Tree

Cover,

needle-leaved,

deciduous•

Tree

Cover,

mixed

leaf

type•

Tree

Cover,

regularly

flooded,

fresh•

Tree

Cover,

regularly

flooded,

saline•

Mosaic:

Tree

cover/Other

nat

veg•

Tree

Cover,

burnt•

Shrub

Cover,

closed-open,

evergreen•

Shrub

Cover,

closed-open,

deciduous•

Herbaceous

Cover,

closed-open•

Spare

Herbaceous

or

sparse

Shrub•

Regularly

flooded

Shrub

and/or

Herb.•

Cultivated

and

managed

areas•

Mosaic:

Cropland/Tree

Cover/natural

veg

•

Mosaic:

Cropland/Shrub

or

Grass

Cover

•

Bare

Areas•

Water

Bodies

(natural

&

artificial)•

Snow

and

Ice

(natural

&

artificial)•

Artificial

surfaces

and

associated

areasGlobcover•

Post-flooding

or

Irrigated

croplands•

Rainfed

croplands•

Mosaic

Cropland/grass

or

shrub

or

forest

•

Mosaic

grass

or

shrub

or

forest/Cropland

•

Closed-open

broadleaved

evergreen/semi-

deciduous

forest•

Closed

broadleaved

deciduous

forest•

Open

broadleaved

deciduous

forest•

Closed

needleleaved

evergreen

forest•

Open

needl.

decid.

or

everg.

forest•

Closed-open

mixed

broadleaved-needleleaved

forest•

Mosaic

Forest

or

shrub/Grassland•

Mosaic

Grassland/Forest

or

shrub•

Closed

to

open

shrubland•

Closed

to

open

grassland•

Sparse

vegetation•

Closed-open

broadleaved

forest

regularly

flooded•

Closed

broadleaved

forest

permantent

flooded•

Closed

to

open

vegetation

regularly

flooded•

Artificial

areas•

Bare

areas•

Water

bodies•

Permanent

snow

and

iceFAO

GLC

Share•

Water•

Evergreen

Needleleaf

forest•

Evergreen

Broadleaf

forest•

Deciduous

Needleleaf

forest•

Deciduous

Broadleaf

forest•

Mixed

forest•

Closed

shrublands•

Open

shrublands•

Woody

savannas•

Savannas•

Grasslands•

Croplands•

Urban

and

built-up•

Barren

or

sparsely

vegetatedEOSD

land

cover

productNLCD全球尺度区域尺度土地覆被制图研究所涉及的几个方面：分类精度数据源分类方法分类系统复杂度

CSCCSC=log((N2+1)(N1+1))N2:

二级分类数N1:

一级分类数

Yu

et

al.

2014.

IJRS用所有遥感数据（样本数443）只用30米遥感数据（样本数256）土地覆被产品数据获取时间精度（%）GLCC

2.0

IGBP

DISCover1992.4-1993.366.9ISLSCP

II

IGBP

DISCover

and

SiB1992.4-1993.366.9MODIS

Land

Cover

Type/

MCD12Q12001开始，每年一期71.6UMD1992–199365.0GLC

20001999.11-2000.1268.6GlobCoverGlobCover2005

v2.2

(2004-2006)GlobCover2009

(2009)73.167.5GLCNMOGLCNMO

v1

(2003)GLCNMO

v2

(2008)76.577.9GLC-SHARE

(Global

Land

Cover-SHARE)基于数据源80.2GeoWikiHybrid

1

(MODIS

2005,

GLC2000)Hybrid

2

(GlobCover

2005,

GLC200)87.982.9Climate

Change

Initiative-Land

Cover

(CCI-LC)2000

(1998-2002)2005

(2003-2007)2010

(2008-2012)未定Global

Land

Cover

250

m

China

(GLC250

m_CN)2001

(2000-2001)2010

(2009-2011)74.9375.17Finer

Resolution

Observation

and

Monitoring

Global

Land

Cover

(FROM-GLC)大约2010年（FROM-GLC，FROM-GLC-seg，

FROM-GLC-agg，FROM-GLC-Hierarchy）63.69,64.42,65.51,69.50GlobeLand302000201078.680.3土地覆被制图研究所涉及的几个方面：分类方法Yu

et

al.

2014.

IJRS全球尺度土地覆盖数据产品•

IGBP－DIS支持的基于AVHRR遥感数据的全球土地覆盖数

据，数据名称为IGBPDIS；•

MODIS土地覆盖数据产品，数据名称为MODIS；•马里兰大学生产的基于AVHRR数据的全球土地覆盖数据，

数据名称为UMd；•

GLC2000项目开发的基于SPOT4遥感数据，数据名称为

GLC2000；••欧空局GlobCover数据产品，使用ENVISAT卫星上搭载的

中度解析成像光谱仪MERIS数据（空间分辨率300m），

数据名称为GlobCover测绘局地信中心精细尺度全球土地覆被数据FROM-GLC，

使用Landsat

TM/ETM+和中国环境减灾卫星的多光谱影

像（空间分辨率30m）GLCUSGSIGBP林地常绿阔叶林常绿阔叶林Evergreen

Broadleaf

Forest常绿阔叶林Evergreen

Broadleaf

Forest常绿针叶林常绿针叶林Evergreen

Needleleaf

Forest常绿针叶林Evergreen

Needleleaf

Forest落叶针叶林落叶针叶林Deciduous

Needleleaf

Forest落叶针叶林Deciduous

Needleleaf

Forest落叶阔叶林，郁闭落叶阔叶林Deciduous

Broadleaf

Forest落叶阔叶林Deciduous

Broadleaf

Forest落叶阔叶林，稀疏混交林混交林Mixed

Forest混交林Mixed

Forest草地草地草地Grassland草地Grasslands草原Savanna草原Savannas稀树草原Woody

Savannas灌丛Shrubland郁闭灌丛Closed

Shrublands常绿灌丛灌草混合地Mixed

Shrubland/Grassland稀疏灌丛Open

Shrublands落叶灌丛湿地木本湿地，淡水永久湿地Permanent

Wetlands木本湿地，咸水木本湿地Wooded

Wetland木本/草本湿地草本湿地HerbaceousWetland水体水体Water

Bodies水体Water

Bodies农田种植地旱地和草地Croplands农林复合地水田和草地Cropland/Natural

VegetationMosaic农、灌、草混合地旱地水田混合地Mixed

Dryland/IrrigatedCropland

and

Pasture农田和草地Cropland/Grassland

Mosaic农田和林地Cropland/Woodland

Mosaic不透水地面人工建筑区城镇及建成区Urban

and

Built-Up

Land城镇及建成区Urban

and

Built-Up裸地裸地裸地及稀疏植被Barren

or

Sparsely稀疏草地或稀疏灌木

灌丛Dryland

Cropland

and

Pasture

农田Irrigated

Cropland

and

Pasture

作物和植被混合区Barren

or

Sparsely

Vegetated

裸地及稀疏植被Vegetated全球尺度土地覆盖数据产品

分类精度评价对莫桑比克林地生态系统进行验证，波士顿大学的数据几乎全是

错的；俄罗斯西伯利亚，USGS,Boston总体精度22%和11%；四个数据集中，只有格陵兰岛的雪冰覆盖区、非洲的稀树草原以

及巴西的热带雨林分类比较一致，占总面积的26%；从非洲、亚洲、澳洲、欧洲、北美洲、南美洲、俄罗斯选择7篇

500×500km的详细数据验证，四套数据只有在南美洲相互一致性

超过80%，其他六片样区，一致性都低于20%；全球尺度土地覆盖数据产品

基于全球通量观测站的数据对全球土地覆盖图精度检验USGS：整体精度37%，单独类别中，常绿阔叶林、混交

林和耕地达到50%以上准确性，大量常绿针叶林错分为

混交林，草原和落叶阔叶林被错分为农田。马里兰大学：分类系统不包含湿地和与其他植被混杂的

农田。总体精度36%，只有高郁闭度灌丛和农田达到

50%以上。常绿阔叶林被错分到混交林和高郁闭度灌丛，

草原被错分到低郁闭度灌丛和农田，落叶阔叶林被错分

为农田、混交林和灌丛。Boston：总体精度42%，常绿针叶林、常绿阔叶林、混

交林、热带草原和农田达到50%以上。包含更多的空间

细节。ESA

GlobcoverUMD数据UMD数据MCD12Q1数据GLC2000数据ESA

Globcover

UMD数据MCD12Q1数据GLC2000数据国际地圈生物圈计划(IGBP)全球土地覆被分类系统•

随着环境研究对全球土地覆被信息需求的

增多以及全球高时间分辨率遥感数据的获

取，国际地圈生物圈计划（IGBP）于1992

年开始利用NOAA-AVHRR遥感数据，采用非

监督分类和分类后校正的方法，用全年12

个月（1992年4月-1993年3月）NDVI最大值

的合成数据，将全球各大洲土地覆被类型

划分为17个类别。优缺点•

IGBP土地覆被分类系统更多地反映了土地覆

被中地表的生理参数特征，体现了植被状

况在土地覆被中的重要性，由于分类结果

对应着定量化的物理指标，因此分类相对

简单，但灵活性和兼容性较差。UMd

分类系统•

美国马里兰大学（University

of

Maryland）

也以1992

年-1993

年的NOAA-AVHRR遥感数

据为基础，采用监督分类树的方法，用由

AVHRR

5个波段和NDVI计算而得的41个指数，

针对全球区域建立了14类别的UMd分类系

统。UMd分类系统与IGBP分类系统大体一

致，只是去除了永久湿地、农田与自然植

被镶嵌体、冰雪这三个类别，可以说是一

种简化的IGBP分类系统。MODIS

MCD12Q1

LUCC

TYPE1

IGBP•

2001201—2002201决策树16d的经过BRDF调整的反射率数据、7个光谱波段及16d最大化

合成EVI

IGBP(17类)表1

全球土地覆盖分类产品对比特征IGBP

DISCoverUMdGLC2000MODIS数据时相1992-04-1993-031992-04-1993-032000-01-2000-122001-01—2002-01分类技术非监督分类监督分类树非监督算法决策树输入数据12个月的NDVI月最大化合成NDVI和AVHRR(1～5)波

段数据组成41维的输入数据1a的10d的NDIV合成数据

和其它地理数据组合16d的经过BRDF调整的反射率数据、7个光谱波段

及16d最大化合成EVI分类系统IGBP（17类）简化了的IGBP分类系统(14

类LCCS(22类)IGBP（17类）应用目标全球变化全球变化多种目标多种目标GlobeLand30-2010GlobeLand30-2010类别精度评价GlobeLand30-20102000年和2010基准年的30米全球地表覆盖遥感制图数据产品（GlobeLand30-

2010）研制完成。该数据覆盖南北纬80度的陆地范围，包括耕地、森林、草地、

灌木地、湿地、水体、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久积雪等10种地表覆

盖类型。853幅分幅分类产品。1.2区域尺度的土地覆被分类体系•

区域尺度的土地覆盖遥感制图主要是以

Landsat

卫星数据为主要数据源,

区域尺度的

分类系统往往针对特定的研究目的、研究

区域和研究尺度而建立。•••••主要类型美国1:10万土地利用与土地覆被分类体系

欧共体的CORINE

土地覆盖分类系统

中国科学院土地资源分类系统全国遥感土地利用/覆被分类系统

国家土地利用分类系统（二调）美国1:10万土地利用与土地覆被分类体系•

1971年美国成立土地利用信息和分类执行

委员会,委任James

R.

Anderson等4人负责研

制基于遥感数据源的土地利用与土地覆被

分类系统，又称为Anderson分类系统。•

该分类系统采用典型的阶层式结构,由四个层次的分类系统构成。

Ⅰ

级分类主要基于土地覆盖/土地利用宏观类型与土地资源自

然生态背景,

适用于全国或全州范围。一级类是根据当时的卫星

遥感影像（Landsat/ERTS）可以直接目视判读的地物，包括城镇

或建成区、农业用地、草地、林地、水体、湿地、荒地、苔原、

冰川或永久积雪9类；通过卫星遥感影像解译

或数据处理过程

获取;Ⅱ

级分类通常通过航片解译得到;Ⅲ

级、Ⅳ

级分类依据各

级需求在Ⅱ

级分类基础上灵活扩展。一级类二级类编码类型名编码+类型名2农业用地21

农

田

和

牧

场

22

果

园

、

园

林

、

葡

萄

园

、

苗

圃

和

园艺用地

23

圈养场

24其他农用地4林地41落叶林地

42常绿林地

43

混合林地6湿地61有林地覆盖的湿地

62无林地覆盖的湿地8苔原81

灌

木

与

灌

丛

苔

原

82

草

本

苔

原

83

裸

地

苔

原

84

湿苔原

85

混合苔原7荒地71

干

旱

盐

碱

地

72

海

滩

73

沙

地

（

不

含

海

滩

）

74

裸

岩

75

露

天

矿

、

采

石

场

与

采

矿

场

76

过

渡

带

77

混合荒地31草本草地

32灌木和灌丛草地

33混合草地草地311

住

宅

用

地

12

商服用地

13

工业用地

14

交

通

、

通

信和公共设施用

地

15

工

商

综

合

体

16

城

镇

或

建

成

区混合体

17

其他城镇或建成区城镇或建成区1水体51河流和沟渠52

湖泊

53

水库

54河湾和河口59冰川或永久积雪91永久积雪

92

冰川表3

美国USGS

1:10万土地覆被与土地利用分类体系优缺点•

该分类系统整体构思好,分类层次清晰;

Ⅲ

级、Ⅳ

级层次的分类具有较好的弹性,易于

根据特定要求制定灵活机动的次级分类体

系。•

由于在Ⅰ

级分类层次上既考虑土地利用状

况又兼顾土地自然生态背景,使得类别间的

关系过于复杂而且易于混淆。中国科学院土地资源分类系统•

1992

年,在中国科学院“八五”重大应用项目“

国家资源环境

遥感宏观调查与动态研究”中

,

刘纪远等基于遥感数据与地理

信息系统,

采用组合分类和构建多层地理单元技术,

依据一定的

分类原则,

主要从土地资源角度建立了具有土地资源分类及生态

背景信息的中国资源环境数据库,

设计了一套基于30

m

空间分

辨率的Landsat

TM

遥感数据的二级土地利用分类系统。•

系统包括6

个一级类:耕地、林地、草地、水域、城市用地及未

利用地和25

个两级类。全国遥感土地利用/覆被分类系统•

中国科学院遥感所在2000年完成了1:10万基于遥感影像

的土地利用/覆被分类系统的制作（见表八）。并定期

进行更新。系统采用了三级分类。第一级由综合的土地

利用/土地覆被类型构成，包含耕地、林地、草地、城

乡工矿居民用地、水域、未利用地。第二级根据土地利

用条件，分为25个二级类型，如耕地包括水田、旱地，

林地包括有林地，灌木林，疏林地，其它林地等；三级

类主要根据利用特点来制定。一级类二级类三级类1耕地

11水田12

旱地2林地

21

有林地22

灌木林23

疏林地24

其它林地3草地

31

高覆盖度草地32

中覆盖

度

草

地

33

低

覆

盖

度

草

地4水域41河渠42湖泊43水库坑塘44永久性冰川雪地

45滩涂46滩地411常年河412时令河6未利用土地61沙地62戈壁63盐碱地64沼泽地65裸土地66裸岩石砾地

67其他表8

1：10万遥感土地利用/覆被分类系统5

城乡、

工矿、居民用

51

城镇用地

511

城

市

、

县

以

上

512

镇

、地乡镇52

农村居住点

53

工矿建设用地531

工矿用地

532

铁路建

设用地

533

公路用地

534

农村道路国家土地利用分类系统1984年土地利用现状调查分类系统•

1984年国务院部署开展了第一次全国土地调查。为了规范调查

成果，全国农业区划委员会制定《土地利用现状调查技术规

程》，规定了土地利用现状这套分类体系采用两级分类，其中

一级类包括耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿业用地、

交通用地、水域、未利用地等8类，下分46个二级类•

该分类标准以土地的生产力作为主要划分依据，局限于为土地

利用调查与农业区划服务，尤其强调农业用地的详细分类，对

非农用地，如城镇用地，则缺乏深入细致的研究。1993年修订的《城镇地籍调查规程》•

随着我国社会经济的迅速发展与城市化进

程的加快，城镇用地规模越来越大。为满

足城镇地籍调查的要求，国家土地管理局

于1989年发布，又于1993年修订了《城镇

地籍调查规程》，制定了城镇土地分类及

其含义。按照土地用途的差异，将城镇土

地分为商业及金融用地、工业仓储用地、

市政用地等10个一级类，24个二级类。缺

点是没有把城乡用地统一起来。全国土地分类（试行）•

国土资源部成立后，为实施全国土地和城

乡地政统一管理，扩大调查成果的应用，

在研究分析这两个土地利用分类的基础上，

于2001年对国家土地利用分类系统进行了

修订：制定了《全国土地分类（试行）》。•

这套试行的标准采用三级分类，其中一级

类分为农用地、建设用地和未利用地3类；

二级类分为耕地、园地等15类；三级分为

71类。优缺点•

全国土地分类试行标准依据土地利用的功

能对建设用地进行了细致地划分，同时通

过调整、增设一些新地类，更能适应社会

经济发展带来的用地类型的变化，提高了

科学性和实用性。但作为国土资源部颁发

的标准，仅能保证国土资源部门内部分类

标准的统一，而与其他土地相关部门分类

体系的划分标准、地类含义不尽一致，容

易造成统计重复，无法真正实现调查成果

的共享。土地利用现状分类•

2007

年国务院开展了第二次全国土地调查。

国家质量监督检验检疫总局和国家标准化

管理委员会联合发布了新的《土地利用现

状分类》国家标准。该标准采用两级分类

体系，一级类包括耕地、园地、林地等12

个类别，下分56个二级类。优缺点•

《土地利用现状分类》国家标准与《全国

土地分类（试行）》标准的分类体系比较，

最大的区别在于国家标准取消了试行标准

的一级类，其一级类相当于试行标准的二

级类，二级类相当于试行标准的三级类。

但国家标准的一级类划分过细使得该分类

标准在用于低分辨率遥感影像分类时，增

加了混分性，从而降低了分类精度及其实

用性。地用地表

新旧土地利用体系比较土

地

利

用

现

状

调

查

（1984年）土地利用分类(2001

年)土

地

利

用

分

类

（2007年）1耕地1

农

用11耕地01耕地2园地12园地02园地3林地13林地03林地4牧草地14牧草地04草地15其它农用地5

居

民

点

及

工

矿

业

用地2

建

设

用地21商服用地05商服用地22工矿仓储用地06工矿仓储用地23公共设施用地07公共设施用地24公共建设用地08

公

共

管

理

与

公

共服务用地25住宅用地6交通用地26交通运输用地10交通运输用地7

水域27水利设施用地11

水

域

及

水

利

设

施用地28特殊用地09特殊用地8未利用地3

未

利31未利用地32其它土地12其它土地1.3可扩展的FAO土地覆被分类系统•

目前全世界有很多种土地覆盖分类方法,

但是没有一个是被国际

接受的分类系统。1996

年联合国粮农组织（FAO，Food

and

Agriculture

Organization）建立了一个标准的、全面的土地覆被

分类系统——

LCCS（Land

Cover

Classification

System）。该分类

系统主要分两个阶段：第一步是二分法分类阶段（Dichotomous），定义了8个主要的土地覆被类型（见表4）；

第二步是模块化的分层分类阶段（Modular-hierarchical），在第

一步的基础上，使用预先定义的分类标准，得到进一步的分类。表

FAO/UNEP

LCSS（1997）主要结构：第一分类层面构架植被覆盖区域无植被覆盖区域陆地水

域

/

规

律

性

洪泛区陆地水

域

/

规

律

性

洪

泛区人

工

耕作区自

然

/半

自

然陆地人

工

耕作区自

然

/半

自

然水域人

工

陆地表明裸地人

工

水体自

然

水体FAO土地分类系统

：以人工耕作区为例一级二级三级按

主

要

作

物

生命形式树木阔

叶

针

叶按

作

物

组合单

个

作

物

种植灌

溉

方

式雨水淤灌灌溉灌木常绿

落叶复

合

作

物种植单

个

作物连种树木耕作期刀耕火种灌木陆

生

草木休闲期水

生

草木草木可食两

种

作物连种永久耕作非可食按

管

护

区形式城

市

生

长区树木按

作

物类

型

-

可食用谷物灌木丛块

根

和

茎

根

作

物草地籽

实

和

蔬

菜

作

物按

空

间

特

征

-

地

块大小大

、

中

地

块大地块水

果

和

干

果

作

物中地块饲料作物小地块饮料作物其它作物按

空

间

特

征

-

分布形式连续分布按

作

物类

型

-

不可食用工业原料作物用材作物分散分布生物涵养作物纤

维

和

建

筑

材

料作物岛状分布其它作物•优点：该系统是一个开放的系统，每个使用者可以根据自己的需要在第

一步分类的基础上灵活扩展，从而得到所需要的土地覆被分类系统。

因此，该系统普遍适用于不同数据源、不同地区、不同尺度的研究。

在第二个阶段，土地覆盖类型通过一系列分类器，例如运用气候、地质和地形

等因素或特定的技术属性(例如作物种类、土壤类型和水质)进行划分。这些因

素虽然不是土地覆盖类型的内在特征,

但是他们对土地覆盖有很大的影响。这

些特征的合并往往没有统一的规则,

导致各分类系统最终的分类混乱,

不具有可

比性,

得到的合并单元在实际当中很多类型是不存在。因此使用者可以根据具

体的需要随时停止(选择其需要的主要的分类器),

得到其所要的土地覆盖的分类

系统。本节目录1

基于遥感的主要地表覆盖分类体系评述

–

全球尺度的土地覆被分类体系–

区域尺度的土地覆被分类体系–

可扩展的FAO土地覆被分类系统2

问题描述与总结问题一•

现存的土地覆盖的分类系统并没有在全球范围内达

到普遍的共识并广泛应用。–

目前的土地覆盖分类系统大多为特定目的、特定数据

源或特定研究尺度所设计,

使其应用领域受到限制–

不能对土地覆盖变化进行有效的监测,

土地覆盖变化采

取两种形式:从一种类型转变成另一种类型(如从森林到

草原),

在一种类型内的转变(如从耕作区到密集耕作区)问题二•

遥感监测的土地覆盖复合类型覆盖普遍存

在。–

地球表面覆盖组成的复杂性,

很难有真正意义上

的纯地类,

复合类型是土地覆盖的固有属性。–

遥感监测的空间识别能力有限,

必然会带来混合

像元的存在问题三•

现有全球土地覆盖数据产品都有一定的局限性,

这

些分类产品很难有效地应用到我国的实际研究中。•

迫切需要建立一套适合我国实际情况的标准土地覆

盖分类系统,

从而建立相应的土地覆盖数据库,

一方

面与国际土地覆盖数据接轨,

另一方面应该能够充

分反映我国的自然环境特征,

从而更好地为全球环

境变化研究以及区域生态研究服务。高分辨率遥感影像的快速获取能力加强

目标类别的多样性；

特征信息的可变性；

干扰因素复杂性；

海量数据处理的困难性同谱异物--------------->

同物异谱“自上而下”“自下而上”分类原则（1）充分考虑地貌和土地资源背景等科学

基础，实现“由上而下”与“自下而上”的

结合丰富的多维属性地学知识指导下

的地物类型判定精细空间几何

位置信息1:1万1:100万1:10万1:5万分类原则（2）形式+功能用途的综合分类形式分类生态用地时序信息为主热量、地貌、地形农业用地高分+时序土壤、坡度、灌溉功能用途城镇用地高分+调查精细结构价值评估分类原则（3）分类技术流程和分类体系层次有机结合

考虑将分类技术流程和分类体系层次有机结合、综合操作，利用计算机为主实现层次化的自动分类

，其流程可控。实现多层次叠合，保证组合类型丰

富多样，又具有至上而下和至下而上可追溯性。（4）在设计土地覆盖分类体系时应该尽可能兼顾特

定的研究需要和分类体系的可比性。新一代LUCC特点：•

土地覆被/利用的现状

+

土地

资源背景/土地类型

的叠加模

式•

类型属性+定量信息模式如：覆盖度、高度等定量信息：

空间特征：地块大小、分布形

式（连续分布、分散聚类、分

散独立）成层或作物组合：单个、复合

耕作形式：供水、耕作期、作

物种类环境因素：地形、气候、海拔

高度、土壤、岩性第二讲

遥感图像分类标准

与分类方法•

第一节

地表覆被遥感分类体系•

第二节

美国MRLC土地覆被制图技术方法

•

第三节

遥感分类方法美国MRLC土地覆被制图方法

项目背景：Multi-Resolution

Land

Characteristics

(MRLC)

National

Land

Cover

Dataset

(NLCD)国家级土地覆被制图计划成图：NLCD1992，NLCD2001，NLCD2006

空间分辨率：30m影像数据源：TM/ETM+NLCD的分类体系

11.

Open

Water21.

Developed,

Open

Space24.

Developed,

High

Intensity31.

Barren

Land

(Rock/Sand/Clay)41.

Deciduous

Forest42.

Evergreen

Forest43.

Mixed

Forest52.

Shrub/Scrub71.

Grassland/Herbaceous81.

Pasture/Hay82.

Cultivated

Crops90.

Woody

Wetlands95.

Emergent

Herbaceous

WetlandsNLCD的分类体系

11.

Open

Water21.

Developed,

Open

Space24.

Developed,

High

Intensity31.

Barren

Land

(Rock/Sand/Clay)41.

Deciduous

Forest42.

Evergreen

Forest43.

Mixed

Forest52.

Shrub/Scrub71.

Grassland/Herbaceous81.

Pasture/Hay82.

Cultivated

Crops90.

Woody

Wetlands95.

Emergent

Herbaceous

Wetlands开放水系：包括所有水面，以及除水面外，

其他覆盖面积小于25%的区域。包括了河流，湖泊，水库，养

殖池塘等等所有水面NLCD的分类体系

11.

Open

Water21.

Developed,

Open

Space24.

Developed,

High

Intensity31.

Barren

Land

(Rock/Sand/Clay)41.

Deciduous

Forest42.

Evergreen

Forest43.

Mixed

Forest52.

Shrub/Scrub71.

Grassland/Herbaceous81.

Pasture/Hay82.

Cultivated

Crops90.

Woody

Wetlands95.

Emergent

Herbaceous

Wetlands以开发由空地到高度开发：

包括一定数量的“建造物”和

植被混合，以“不透性”程度

区分开发程度包括了城镇，乡村居民点，公

路，桥梁等所有有人工修造的

非天然地表NLCD的分类体系

11.

Open

Water21.

Developed,

Open

Space24.

Developed,

High

Intensity31.

Barren

Land

(Rock/Sand/Clay)41.

Deciduous

Forest42.

Evergreen

Forest43.

Mixed

Forest52.

Shrub/Scrub71.

Grassland/Herbaceous81.

Pasture/Hay82.

Cultivated

Crops90.

Woody

Wetlands95.

Emergent

Herbaceous

Wetlands落叶林/常绿林/混合林：

包括覆盖面积满足一定要求的

相应林地，并不区分疏密包括了所有天然林地和无明显

人工痕迹的人工林NLCD的分类体系

11.

Open

Water21.

Developed,

Open

Space24.

Developed,

High

Intensity31.

Barren

Land

(Rock/Sand/Clay)41.

Deciduous

Forest42.

Evergreen

Forest43.

Mixed

Forest52.

Shrub/Scrub71.

Grassland/Herbaceous81.

Pasture/Hay82.

Cultivated

Crops90.

Woody

Wetlands95.

Emergent

Herbaceous

Wetlands牧草场/行状作物：包括人工种植的各种作物包括了草场，农作物，经济作

物，果园等等1.涉及的技术方法

1.地理分区原理与方法2.影像选取原则3.辐射标准化处理4.缨帽变换5.土地覆被分类方法6.精度验证7.数据库建设8.植被组分和不透水面组分数据制作1.1

地理分区

为什么要分区制图：不同区域光照,物候,地物光谱性质区域差异

,地理环境等不同,所

采用的分类规则与方法应该不同

;

分区制图,能够提高分类精度分区应该遵循哪些原则：

计算规模经济性

,自然地理特征：地形地貌特征,

微气候，土壤

,水文

土地覆被类型区域差异光谱均质性其他C.Homer,

A.Gallant,

2001,

Partitioning

the

conterminous

United

States

into

mapping

zones

for

Landsat

TM

land

cover

mapping,

USGS1.1

地理分区1.2

影像选取原则

植被物候Vegetation

Phenology

数据质量

景观结构Limin

Yang,

etal.

A

Landsat

7

Scene

Selection

Strategy

for

a

National

Land

Cover

Database,

IGARSS

2001.1.2基于植被物候

影像选取方法

NDVI时间序列(AVHRR，1992-1998)

植被物候与NDVI时间序列Limin

Yang,

etal.

A

Landsat

7

Scene

Selection

Strategy

for

a

National

Land

Cover

Database,

IGARSS

2001.Reed,

B.

C.,

Brown,

J.

F.,

VanderZee,

D.,

Loveland,

T.

R.,

Merchant,

J.

W.,and

Ohlen,

D.O.,

1994,

Variability

of

land

cover

phenology

in

the

United

States.Journal

of

Vegetation

Science,

5,影像选取步骤

选择三个时相影像1.绿度峰值时间段，植被生长旺盛季节2.峰值季节外，休眠季节外选取一景影像3.剩余时间段中最能将主要LC区分开的时间段

（NDVIdiff最大）有三种情况

case

A:NDVI

序列单峰(单模)时相1：主要

类型peak时相2：衰老

期NDVI

diff最

大时相3：生长

期NDVI

diff最大有三种情况

case

B:NDVI

序列双峰(双模)时相1：主要

类型peak1时相2：主要

类型peak2时相3：其他

时间段NDVIdiff最大有三种情况

case

C:NDVI

序列次要类型双峰时相1：主要

类型peak时相2：次要

类型peak时相3：其他

时间段NDVI

diff最大ETM+

image

selection

result1.3

辐射标准化处理

为什么要做辐射标准化处理：不同成像时刻的光照条件，大气条件,成像几何,观测角

度,传感器误差等都会带来噪声这种噪声使得遥感信息缺乏可靠性和一致性.如何做辐射标准化处理

大气纠正,纠正大气影响(复杂的物理过程)地形纠正,纠正地形影响(反射方向特性,复杂的物理过

程)光照条件,观测几何纠正,计算星上反射率(简单可行Huang,

Chengquan,

Yang,

Limin.,

Homer,

C.G.,

Wylie,

B.K.,

Vogelmann,

J.E.,

and

DeFelice,

Thomas,

2001,

At-satellite

reflectance—a

first

order

normalization

of

Landsat

7

ETM+

images

星上反射率计算方法

评价纠正效果的指标

伪不变地物选取

大面积屋顶，机场跑道，深水区,稳定沙丘实验影像1.4

缨帽变换tasseled

cap

transformations

缨帽变换有两种：

DN

based

(Crist

and

Cicone

1984)

reflectance

factor

based

(Crist

1985),

基于地面测量光谱来计算的参数，使用这个变换需要对

影像做高精度的大气纠正。

at-satellite

reflectance

based

（

Huang

，2001）

基于星上发射率计算得到Huang

chengquan,

etal.

2001,

DERIVATION

OF

A

TASSELEDCAP

TRANSFORMATION

BASED

ON

LANDSAT

7

AT-SATELLITE

REFLECTANCE方法与原理

10景影像每景2000个随机样本

裸土，不透水面,浓密植被,水体样本

TC变换原理:通过样本引导主