12-遥感动态监测

第12章 遥感动态监测

本章主要介绍以下内容：

（1）遥感动态监测技术

（2）图像直接比较法工具

（3）分类后比较法工具

（4）林冠状态遥感状态监测实例

（5）农业用地变化监测实例

12.1 遥感动态监测技术

遥感动态监测过程一般可分为三个步骤，

1. 数据预处理

（1） 在进行变化信息检测前，需要考虑以下因素对不同时相图像产生的差异信息。

传感器类型的差异：

采集日期和时间的差异：

图像像元单位的差异：

像素分辨率的差异：

大气条件的差异：

图像配准的精度：

2. 变化信息检测

根据处理过程可分为以下三类：

（1） 图像直接比较法

（2） 分类后比较法

（3） 直接分类法

3. 变化信息提取

变化信息提取可以归纳为从图像上提取信息，有以下方法供选择：

手工数字化法

图像自动分类

监督分类

非监督分类

基于专家知识的决策树分类

面向对象的特征提取法

图像分割

12.2 图像直接比较法工具

ENVI中的图像直接比较法工具包括Compute Different Map工具和Image Difference工具。

12.2.1 Compute Different Map工具

Compute Different Map工具对两个时相的图像作波段相减或者相除，设定的阈值对相减或相除的结果进行分类。

这个工具的详细操作过程如下：

在ENVI主菜单中，选择Basic Tools Change Detection- Compute Difference Map。在Select the Initial State Image文件选择对话框中，从前一时相图像中选择一个波段，单击OK按钮；在Select the Final State Image文件选择对话框中，从后一时相图像中选择一个与前面

12.2.2 Image Different工具

Image Different工具可以检测两个时相图像中增加和减少两种变化信息，适合获取地表绝对变化信息。它集成在ENVI EX视图下，采用流程化操作方式。首先通过以下方式启动ENVI Zoom视图。

第一步 启动Image Difference

(1) 在ENVI Zoom中，选择File Open打开july_00_quac.img和

july_06_quac.img图像。

(2) 在工具栏中，单击按钮，利用Portal功能浏览这两个图像相同区域地表变化

情况。

(3) 在Toolbox列表中，双击Image Difference 选项，打开File Selection 对话框，分

别为Time 1 File选择july_00_quac.img和Time 2 File选择july_06_quac.img。单

击Next按钮，打开Image Difference对话框。

第二步 变化信息检测

在Image Difference 对话框中，设置变化信息检测方法。提供两种方法： （1） 波段差值

（2）

第三步 变化信息提取

可以从变化信息检测结果中提取三种变化信息

第四步 输出变化信息

12. 3 分类后比较法工具

12. 3.1 Change Detectio Statistics工具

（1） ENVI主菜单中，选择Basic Tools Change Detection Change Detection Statistics。

（2） 在Select the Initial State Image文件选择对话框中，从前一时相图像中选择一个波段，单击OK按钮；在Select the Final State Image文件选择对话框中，从后一时相图像中选择一个与前面相同的波段，单击OK按钮，打开Define Equivalent Classes对话框。

（3） 在Define Equivalent Classes对话框，如果两个分类名称一致，系统自动将Initial State Class和Final State Class对应；否则，手动选择。

（4） 在左边列表中选择一个分类类别，在右边选择对应分类名称，单击Add Pair 按钮。

（5） 重复（4）步骤，直至所有需要分析的分类类别一一对应。单击OK按钮，打开Change Detection Statistics Output对话框。 （6） 选择生成图像表示单位。

12. 3.2 Thematic Change工具

(1)在ENVI EX中，选择File Open打开两个分类图像。

（2）在Toolbox列表中，双击Thematic Change选项，打开File Selection对话框，分别为Time 1 Classification Image File选择前一时间的分类图像和Time 2 Classification Image File选择后一

时间的分类图像。单击 Next按钮，打开Thematic Change对话框。

（3） 在Thematic Change 对话框中，如果两个分类图像中分类数目和分类名称

都一样，Only Include Areas that Have Change选项可选，当选择这个选

项时，未发生变化的分类全班归为并命名为“no Change”。单击Next

按钮，进入ClearUp对话框。

（4） Clearup对话框的作用是移除椒盐噪声和去除小面积斑块。

（5） 单击Next按钮，打开Export对话框。单击Finish按钮，输出结果。

12. 4 林冠状态遥感动态监测实例

林冠是森林与大气相互作用的关键界面，林冠状态主要包括林隙、绿叶生物量、林木树叶量等方面的内容，它反映了森林的健康状况。林冠状态变化包括了自然因子引起的如病虫害、林火、干旱等引起的较大面积的林冠变化、由大风等灾害引起的林隙变化以及树冠和林冠的正常变化等内容。

主要技术路线：对不同实相的同一种植被指数作差值运算得到植被指数差，这些植被指数差能反映两个时间段森林林冠变化状况；确定一定的阈值范围，阈值范围反映监测区森林健康状态情况，即林冠状态的变化，从而提取虫害受灾区域。技术流程如图所示。

ENVI提供SPEAR流程化图像处理工具，它将现有的一些图像处理功能集成在一个界面下，采用流程化的向导式操作方式，包含16个流程化图像处理模块：

异常检测

变化检测

Google Earth连接工具

图像对地图（Image-map）几何校正

独立主成分分析 道路信息提取 水体信息提取 元数据浏览 基于地形正射校正 Pan Sharpening图像融合 水相对深度分析 波谱相似地物提取 图像分类工具 植被覆盖分析 图像垂直条纹去除 船只提取

12.4.1 林区提取

这一步是通过植被指数阈值分割的方法将林区从图上提取出来，生成感兴趣区并应用于后面的步骤，提高检测精度和减少计算量。

（1）在ENVI主菜单中，选择Transform NDVI，在文件选择对话框中选择oct_07_2002.img文件，单击OK按钮。

（2）在NDVI Calculation Parameters对话框中，在Input File Type选项中选择Landsat TM,选择输出路径及文件名QB_NDVI.img，单击OK按钮，执行NDVI计算。

（3）在ENVI主菜单中，选择Basic Tools Region of Interest Band Threshold to ROI，在文件对话框中选择QB_NDVI.img，单击OK按钮，在打开的对话框中设置参数： Min Thresh Value:0.3

Max Thresh Value:1

单击OK按钮，执行操作。

（4）在Display中显示oct_07_2002.img，选择Tools Region of Interest，可以看到森林的感兴趣区。在ROI Tools对话框中，选择File Subset Data via ROIs,选择Oct_07_2002.img，用ROI将图像中的森林裁剪输出（oct_07_2002_subset.img）。

（5）用同样的方法将aug_25_2007.img中的森林裁剪输出（aug_25_2007_subset.img）

12.4.2 林冠变化检测

数据预处理和林冠变化检测在SPEAR工具中完成，操作过程如下：