湿地变化信息提取
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4.2 湿地变化信息提取
4.2.1 变化信息提取方法研究综述
过去二十多年来，变化信息提取已成为遥感研究和应用的一个主题之一，产生了多种变化信息提取方法，概括起来可以分为两类：一种是通过对两个时相的遥感数据进行差值、变换等数学运算得到一个变化信息特征增强的新图像，然后根据这个综合了两个时相影像信息的新图像提取变化信息。另一种是分别对两个时相的遥感数据进行分类，通过对两个分类结果的比较提取变化信息。第一种方法根据采用的算法不同还可以分为很多种，包括：①波段相减法：将两个时相的遥感影像相减取绝对值，产生变化信息特征增强的差值图像；②主成份分析法：将两个时相的多波段遥感数据组合产生一个新的具有双倍个数的遥感数据文件进行 KL 变换，根据 KL 变换性质，第一主分量集中了两个影像的大部分信息，而所占比重相对较小的变化信息会在后几个分量中显现出来。通过分析判断，找出变化信息增强的分量与第一主分量进行彩色合成得到变化信息特征增强的假彩色图像；③差异主成份法：首先将两个时相的多波段图像按对应波段相减并取绝对值得到多波段差值图像，然后进行主成份变换；④主成份差异法首先将两个时相的多波段遥感图像分别做主成份变换，然后对变换结果取差值得到变化信息；⑤光谱特征变异法：将不同时相、不同空间分辨率的遥感数据进行融合，发生变化的地物会出现色调异常；⑥假彩色合成法：将两个甚至三个时相的数据按照红、绿、蓝合成发现变化；⑦变化矢量分析法（CVA，Johnson et al.，1998）：对两个不同时相的遥感影像进行影像的光谱量测，每个像元可以生成一个具有变化方向和变化强度（大小）两个特征的变化向量，通过对变化向量的分析，得出变化信息等等。这些基于差值或变换等数学运算提取变化信息方法的优点是目标明确，只提变化部分，缺点是无法获得各历史时期湿地现状。因此这种方法在只关心变化部分的应用领域被广泛采用。
第二种基于分类的变化信息提取方法虽然数据处理工作量加大，变化信息提取效果取决于分类精度，但在提取变化信息同时也获得了各期现状信息，因此诸多领域有着广泛应用。例如，杜培军等采用基于知识的分层分类方法提取不同时期矿区塌陷地信息（杜培军等，2003），沈非等利用多时相土地利用遥感解译现状图和 GIS 叠加分析提取福建省福清市 1990 年-2000 年土地利用动态变化信息，党安荣等利用专家分类和 GIS 空间分析方法提取密云县 1991年到 2001 年土地利用变化信息。黄河流域湿地遥感动态监测不仅要查明湿地的变化情况，还要研究湿地在不同时期的数量、构成和分布，因此本文研究采用第二种基于分类的方法提取湿地变化信息。即首先通过计算机自动信息提取、结合人机交互解译获取各期湿地现状信息，然后利用 GIS
空间分析功能提取变化信息。
4.2.2 基于不同时相湿地现状图的变化信息提取
4.2.2.1 方法原理
为了简化问题，本文研究采用湿地增加和减少两个指标来反映湿地变化的本质特征。凡是由非湿地转化成湿地的为湿地增加，凡是由湿地转化成非湿地的为湿地减少。设 T1=W1+N1T2=W2+N2其中 T1 代表基期现状图，W1 为基期所有湿地，N1 为基期所有非湿地，T2 为末期现状图，W2 为末期所有湿地，N2 为末期所有非湿地则，W12=W1∩W2。其中 W12 为湿地保持不变部分，W1∩W2 代表两期现状图中的湿地求交运算。Wdecrease=W1-W12Wincrease= W2-W12其中 Wdecrease为湿地减少，Wincrease为湿地增加。
4.2.2.2 技术流程
（1）湿地现状图准备
各类湿地在 Mapgis 软件中是分层存放的，通过图层合并得到三个时相只有湿地和非湿地两种地物类型组成的湿地现状图（图 4.20）。
图 4.20 湿地变化信息提取技术流程图
（2）空间分析运算
按照前述方法，通过求交运算得到湿地保持不变部分，通过减法运算得到湿地增加和减少变化信息。
（3）湿地变化信息表达
湿地变化图分两个时间段表示，分别是 MSS～TM（1975-1990 年）湿地变化图和 TM～ETM（1990-2000 年）湿地变化图。湿地增加用粉色表示，湿地减少用红色表示。
