基于光谱和纹理特征的广州区域土地覆盖变化监测开题报告

1. 研究目的与意义

研究意义：广州是南方重要的经济发展地带，存在快速的城市变化，广州市作为中国特大城市范畴之一，发挥了其在区域重要的功能。

结合雷达遥感全天时、全天候观测优势，以及森林覆盖等对区域发展评价的重要性，通过遥感手段并结合实地数据开展土地覆盖的空间分布与变化情况识别，了解森林的变化显得尤为重要，也为城市的建设和长期发展提供可靠的数据支撑。

研究目的：本研究利用日本宇宙航空研究开发机构（jaxa）研发的2007年、2010年和2016年palsar镶嵌图像进行广州地区（p122r044）土地覆盖制图，并将结果与现有的多种土地覆盖产品或森林与非森林（fnf）产品进行比较，最后，在土地覆盖变化监测的基础上解释引起变化的重要因素。

2. 国内外研究现状分析

我国有关土地利用/土地覆盖内容的研究由来已久,最初的研究集中于分类、分区以及开发、管理等方面。建国以来,我国科技工作者进行了许多土地利用方面的研究,20世纪80年代出版了《1∶100万中国土地利用图集》,1992年出版了与之相关联的专著《中国土地利用》,另外,还完成了全国土地利用详查等,积累了丰富的资料。近年来,在利用卫星遥感和地理信息系统技术监测资源和环境动态变化方面也做了很多出色的工作。如中国资源环境宏观监测研究,应用NOAA卫星数据研究土地覆盖变化、植被覆盖的变化及区域分异规律,国家环保总局于2000年完成了西部遥感调查项目,还有刘纪远等开展国家资源遥感宏观调查动态研究,并建立了中国资源环境数据库。王思远等在遥感技术与GIS技术的支持下,对中国近5年来土地利用的时间动态特征和空间动态特征进行了定量分析。 国内学者还从不同的角度出发构造了大量的适用于各种土地利用/土地覆盖变化的模型。如高志强等提出中国土地利用的极地模式;吴承祯等应用统计学Krige内插技术模拟了我国土地利用程度的区域分异规律,为我国土地利用程度时空分布的模拟与预测提供可靠方法,细胞自动机(CellularAutoma2tion,简称CA)是一种自下而上的动态模拟建模框架,贾华等把细胞自动机和灰色局势决策结合起来对土地利用变换机制进行模拟,赵庚星等则利用马尔科夫链模拟对土地利用空间格局的变化及动态的分析。 土地利用/土地覆盖影响了区域内水分循环特征、气候、植被、生物多样性,土壤沉积物等,土地利用影响着土地覆盖,而土地覆盖必然对全球的环境变化产生影响。因此,土地利用/覆盖对生态环境的影响是LUCC研究的主要内容[6]。目前国内学者已做了不少这方面的研究,如傅泊杰等以黄土丘陵区为例研究土地利用变化对生态环境的影响,史培军等对深圳市土地利用/土地覆盖变化与生态环境安全进行研究, 3 4 第3期李仕利等: 国内外土地利用/土地覆盖变化研究综述.郭东旭等研究了土地利用/土地覆盖对区域气候及大气质量的影响等。 在加强土地利用研究的国际合作方面也取得了很大的进展。1998年3月,由中国生态系统研究网络主持召开的第二届东亚区域中心与有关国际组织酝酿,计划设立一条贯穿我国南北的样带开展土地利用和土地覆被变化研究。此外,近年来,我国学者还与其他国家和有关国际组织在该领域开展了一些案例研究。如原中国科学院自然资源综合考察委员会与美国和印度国家科学院在我国珠江三角洲和江西省台盆地开展的人口增长与土地利用变化的关系研究;中国科学院地理科学与资源研究所与国际应用系统分析研究所合作开展的欧洲与北亚土地利用和土地覆被变化研究等。这些活动对于推动我国在土地利用和土地覆被变化领域研究工作的进展,促进我国土地利用变化研究工作与世界全球变化研究相衔接发挥了积极的作用。总之,现在虽然有了一些区域性的研究工作,但总的来说,综合性、实质性的研究工作仍然比较缺乏。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：（1）基于三期（2007年、2010年、2016年）PALSAR图像，结合极化产品及其衍生产品的光谱和纹理信息利用多种分类手段（最大似然法、支持向量机分类、随机森林分类、决策树算法、Gradient Boosting(GBM)算法）进行土地覆盖分类（森林、水体、城市、农田等），并对结果图像进行处理，滤波及形态学处理；（2）结合Google Earth高分辨率的影像与实景相片，对不同的模型进行验证，并选取最优制图模型；（3）实现变化监测分析；（4）基于植被变化追踪模型（VCT）IFZ(integrated forest z-score)指数生成土地覆盖分类；（5）将本研究基于PALSAR光谱和纹理的分类结果与基于VCT IFZ指数的土地覆盖产品、基于POK（pixel-object-knowledge）算法的GLC30（Global land cover）土地覆盖分类产品以及JAXA FNF（forest/nonforest）产品进行比较；（6）探索引起土地覆盖变化的多种因素。

4. 研究创新点

该研究结合了雷达遥感全天时、全天候观测，使得实验的数据更加可靠