中南林業(yè)科技大學

1、中南林業(yè)科技大學大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項 目 結(jié) 題 報 告項目名稱基于Landsat8的黃豐橋林場森林變化檢測研究項目主持人羅號所在學校及院系中南林業(yè)科技大學林學院項目級別國家級 省級 校級立項年份2014年指導老師孫華聯(lián)系電表日期2016年3月20日中南林業(yè)科技大學教務處制填寫說明一、本表要按要求逐項認真填寫，填寫內(nèi)容必須實事求是，表達明確嚴謹。空缺項要填“無”。二、格式要求：表格中的字體用小四號仿宋體，1.5倍行距；需簽字部分由相關人員以黑色鋼筆或水筆簽名。均用A4紙雙面打印，于左側(cè)裝訂成冊。三、本頁不裝訂。一、基本情況項目名稱基于Landsat8的黃

2、豐橋林場森林變化檢測研究立項時間2014年6月完成時間 2016年4月 項目主要研究人員序號姓 名學號專業(yè)班級所在院（系）項目中的分 工1羅號20110157林學三班林學院觀測、分析及組織2胡滿20110047林學三班林學院實地勘測、設備操作與計劃制定3莫巨源20110197林學三班林學院實地勘測與數(shù)據(jù)記錄4趙玲華20130185林學三班林學院工具采購與數(shù)據(jù)記錄5楊政宇20130175林學三班林學院工具采購、設備操作與數(shù)據(jù)總結(jié)二、研究成果簡介項目成果類型產(chǎn)品 系統(tǒng)軟件 論文 專利 其它（注：請在相應成果復選框內(nèi)打“”，其它請具體說明）項目成果名稱基于Landsat8的黃豐橋林場森林變化檢測研究

3、項目研究的目的、意義；研究成果的主要內(nèi)容、重要觀點或?qū)Σ呓ㄗh；成果的創(chuàng)新特色、實踐意義和社會影響；研究成果和研究方法的特色。限定在2000字以內(nèi)。1.選題目的與意義： 森林是一種可再生資源，在人為因素和自然力的共同作用下，自然生長和死亡，人為采伐和更新，使森林生態(tài)系統(tǒng)無時不處于消長交替的動態(tài)過程之中。森林變化反映的正是這種自然或人為引起的森林面積與樹種的變化。而變化檢測，即從不同時期的遙感數(shù)據(jù)中定量分析和確定地表變化的特征和過程。利用同一區(qū)域不同時相的遙感影像進行變化檢測的應用一直是遙感應用研究的熱點之一，其在森林變化調(diào)查方面較人工調(diào)查具有較大的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在節(jié)約人力物力以及調(diào)查周期短兩方面

4、。因此這一課題具有較大研究價值，而變化檢測真正的核心在于算法的選擇，算法選擇得當將大大提高變化檢測的精度。隨著遙感圖像處理的日趨進步，遙感影像的獲取方式越來越多，影像與實際情況的偏差也越來越小，而且變化檢測的各種算法也隨之優(yōu)化，針對不同情況有不同的算法可以選擇，我們選擇遙感影像為Landsat8，從現(xiàn)有方法中選出較為合適的四種方法，目的在于找出針對黃豐橋林場面積的變化檢測中的最優(yōu)算法，并能準確發(fā)現(xiàn)變化的地塊，進行精確提取，發(fā)掘其潛在規(guī)律，為林場之后的生產(chǎn)、經(jīng)營和管理服務。變化檢測提供了前期對森林狀況了解的過程，較人工進行調(diào)查大大減少了財力人力物力的損耗，同時也降低的調(diào)查周期，極大的便利了林區(qū)管

5、理者對森林所進行的管理工作，是一種發(fā)展前景很大的調(diào)查方法。2.研究成果的主要內(nèi)容、重要觀點或?qū)Σ呓ㄗh：主要內(nèi)容：（1） landsat遙感影像預處理，包括輻射定標、大氣校正、圖像配準及圖像裁剪；（2）運用影像代數(shù)變化檢測、掩膜處理變化檢測、寫功能存儲插入法變化檢測及分類后處理變化檢測對預處理后的影像進行變化檢測；（3）變化檢測精度評價；（4）對四種變化檢測進行綜合對比分析得出結(jié)論。重要觀點及對策建議：影像代數(shù)變化檢測能較為準確提取變化地塊，并且提供詳細的“從-到”類別變化的信息，但同樣存在缺點，如云層對變化檢測干擾較大；分辨率較高的影像比較時山坡背陰面對變化檢測結(jié)果也會產(chǎn)生干擾；其他地類變化影

6、響森林變化信息的提??；以及不能定量的變化信息。如果對閾值的選擇更為合適則生成的變化圖就會更為可靠。掩膜處理變化檢測存在著與影像代數(shù)相同的優(yōu)勢與缺陷，唯一不同的是掩膜處理變化檢測較好的解決了影像代數(shù)變化檢測中其他地類變化影響森林變化信息提取的缺點。寫功能存儲插入變化檢測同樣需要對干擾地物（農(nóng)業(yè)用地、建筑用地及水體）進行掩膜，掩膜后生成的變化圖能提供“從-到”類別變化的信息，并且變化信息隨其地物變化強度有顏色上的漸變性變化，同時寫功能存儲插入法可同時觀察2個，甚至3個時相的遙感影像，寫功能存儲插入法的缺點在于不能提供定量的變化信息；山體背陰或云層陰影都會影像變化檢測結(jié)果；云層本身也會對變化檢測結(jié)果

7、產(chǎn)生干擾；由于其因變化強度引起的漸變性顏色，使得其對邊界的確定也產(chǎn)生了困難。分類后處理變化檢測有較大的優(yōu)勢，其同樣可提取到從“從-到”類別變化的信息；并且較前三種方法其較大的優(yōu)勢性體現(xiàn)在較好的解決了前三種方法存在的三個問題，即變化信息變化量的提??；云層、云層產(chǎn)生的陰影及山坡背陰面對變化圖的干擾及需要通過掩膜處理消除不同地物類別對森林變化檢測帶來的影像等。但其也存在其特有的缺陷，即太過依賴與兩期獨立的分類結(jié)果圖的精度，分類結(jié)果較低對變化檢測結(jié)果影響較大，并且容易存在誤差累計，夸大變化程度。從優(yōu)缺點及精度綜合考慮，分類后處理變化檢測優(yōu)勢性較其他三種方法更大，如果時間充?？稍诜诸惿匣ㄝ^多功夫，得到的

8、變化圖精確度將較大；寫功能存儲插入變化檢測則是一種很好的用于估計一個地區(qū)變化總量的定性模擬方法，如果不考慮提取變化量信息，這種方法較為快捷，并且能輔助進行較好變化檢測方法的選擇；掩膜處理變化檢測及影像代數(shù)變化檢測也都較為快捷，但對閾值的選擇較高，如果能選擇出較好的閾值，可以提取到較為精確的變化信息，相對分類后變化檢測而言同樣是較為快捷。成果的創(chuàng)新特色、實踐意義和社會影響： Landsat8影像在黃豐橋林場的前期研究表明，分類后處理變化檢測方法是4種方法是最優(yōu)的，能很好的反映出森林變化情況，是本項目的創(chuàng)新點?，F(xiàn)在針對森林變化情況主要是通過人工調(diào)查的方法得到變化信息，隨著遙感圖像處理的日趨進步，遙

9、感影像的獲取方式越來越多，影像與實際情況的偏差也越來越小，而且變化檢測的各種算法也隨之優(yōu)化，針對不同情況有不同的算法可以選擇，我們選擇遙感影像為Landsat8，從現(xiàn)有方法中選出較為合適的四種方法，找出針對黃豐橋林場面積的變化檢測中的最優(yōu)算法，并能準確發(fā)現(xiàn)變化的地塊，進行精確提取，發(fā)掘其潛在規(guī)律，為林場之后的生產(chǎn)、經(jīng)營和管理服務。同時也為之后的相關領域研究提供一定數(shù)據(jù)參考。三、項目研究總結(jié)報告預定計劃執(zhí)行情況，項目研究和實踐情況，研究工作中取得的主要成績和收獲，研究工作有哪些不足，有哪些問題尚需深入研究，研究工作中的困難、問題和建議。（字數(shù)不限，可加頁面）1.預計項目的執(zhí)行情況，以及項目的研究

10、和實踐情況 2014年10月，我們組織項目小組，自選課題，并且認真填寫了中南林業(yè)科技大學大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目申報.評審表，在校領導和專家的認真審核下，獲準立項。立項通知書下達之后，我們開始分期進行我們的計劃任務。項目前期：資料的查閱。10月10日12月28日，組織小組成員進行討論，查閱相關的文獻資料和網(wǎng)絡資料，獲取關于黃豐橋林場森林資源的具體分類、現(xiàn)狀調(diào)查、資源等級以及環(huán)境保護狀況等，同時也對資料進行了分類整理。12月30日，將小組討論結(jié)果匯報給指導老師，并且聽取指導老師針對于項目的開展的具體建議，包括項目的調(diào)查地點的選擇，調(diào)研對象，調(diào)查問卷的相關條例，調(diào)研過程中應該注意的一些

11、問題等等。并且還從指導老師那借閱了相關的文獻資料，這對于項目的順利開展起到了很大的幫助。項目中期：數(shù)據(jù)獲取及預處理，提出初步的思路2015年1月3日5月10日，對黃豐橋林場的landsat遙感影像進行了輻射定標，大氣校正，圖像配準及圖像裁剪等預處理，小組成員定期進行方案探討及交流，在老師的指導下不斷的改進，最終確定初步的研究方案及思路。 2015年5月10月，主要任務是黃豐橋林場森林資源調(diào)查，外業(yè)數(shù)據(jù)匯總、整理、分析。這幾個階段小組成員一起進行了黃豐橋林場森林資源的調(diào)查，確定了黃豐橋林場的森林覆蓋位置及覆蓋狀況。2015年10月12月，運用變化檢測算法進行黃豐橋林場的森林變化檢測，方法包括影像

12、代數(shù)變化檢測方法、掩膜處理變化檢測方法、寫功能存儲插入法變化檢測方法及分類后處理變化檢測方法。接著對變化檢測后的結(jié)果進行精度評價，得到四種方法的精度從而分析各方法的優(yōu)劣性及最適合森林變化檢測的算法。2.研究中取得的主要成就以及尚需完善的地方 （1）主要成就：課題組撰寫的論文基于Landsat8的黃豐橋林場森林變化檢測研究已經(jīng)被中南林業(yè)科技大學學報接收，預計在2017年刊出； （2）尚需完善的地方主要在分類后處理變化檢測的改進上，分類后處理變化檢測雖成為本論文精度最高的變化檢測算法，但也因其處理時間較長使其可選擇性降低，并且變化檢測精度過度依賴于分類精度。如何能通過計算機自動化實現(xiàn)自動分類及分類后自動識別變化區(qū)域是今后發(fā)展的方向。四、經(jīng)費使用情況經(jīng)費合計10000元，其中，學校配套資助 元，學院（所）配套資助 元，其他經(jīng)費 元。經(jīng)費支出情況：電子儲備硬件：1530元文印費：213元車費：329元住宿費：796元