中南林業(yè)科技大學(xué)

1、中南林業(yè)科技大學(xué)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng) 目 結(jié) 題 報(bào) 告項(xiàng)目名稱基于Landsat8的黃豐橋林場(chǎng)森林變化檢測(cè)研究項(xiàng)目主持人羅號(hào)所在學(xué)校及院系中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院項(xiàng)目級(jí)別國(guó)家級(jí) 省級(jí) 校級(jí)立項(xiàng)年份2014年指導(dǎo)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(xué)教務(wù)處制填寫(xiě)說(shuō)明一、本表要按要求逐項(xiàng)認(rèn)真填寫(xiě)，填寫(xiě)內(nèi)容必須實(shí)事求是，表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn)?？杖表?xiàng)要填“無(wú)”。二、格式要求：表格中的字體用小四號(hào)仿宋體，1.5倍行距；需簽字部分由相關(guān)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(cè)。三、本頁(yè)不裝訂。一、基本情況項(xiàng)目名稱基于Landsat8的黃

2、豐橋林場(chǎng)森林變化檢測(cè)研究立項(xiàng)時(shí)間2014年6月完成時(shí)間 2016年4月 項(xiàng)目主要研究人員序號(hào)姓 名學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)所在院（系）項(xiàng)目中的分 工1羅號(hào)20110157林學(xué)三班林學(xué)院觀測(cè)、分析及組織2胡滿20110047林學(xué)三班林學(xué)院實(shí)地勘測(cè)、設(shè)備操作與計(jì)劃制定3莫巨源20110197林學(xué)三班林學(xué)院實(shí)地勘測(cè)與數(shù)據(jù)記錄4趙玲華20130185林學(xué)三班林學(xué)院工具采購(gòu)與數(shù)據(jù)記錄5楊政宇20130175林學(xué)三班林學(xué)院工具采購(gòu)、設(shè)備操作與數(shù)據(jù)總結(jié)二、研究成果簡(jiǎn)介項(xiàng)目成果類型產(chǎn)品 系統(tǒng)軟件 論文 專利 其它（注：請(qǐng)?jiān)谙鄳?yīng)成果復(fù)選框內(nèi)打“”，其它請(qǐng)具體說(shuō)明）項(xiàng)目成果名稱基于Landsat8的黃豐橋林場(chǎng)森林變化檢測(cè)研究

3、項(xiàng)目研究的目的、意義；研究成果的主要內(nèi)容、重要觀點(diǎn)或?qū)Σ呓ㄗh；成果的創(chuàng)新特色、實(shí)踐意義和社會(huì)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(zhǎng)和死亡，人為采伐和更新，使森林生態(tài)系統(tǒng)無(wú)時(shí)不處于消長(zhǎng)交替的動(dòng)態(tài)過(guò)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(shù)種的變化。而變化檢測(cè)，即從不同時(shí)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(guò)程。利用同一區(qū)域不同時(shí)相的遙感影像進(jìn)行變化檢測(cè)的應(yīng)用一直是遙感應(yīng)用研究的熱點(diǎn)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(shì)，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?jī)r(jià)值，而變化檢測(cè)真正的核心在于算法的選擇，算法選擇得當(dāng)將大大提高變化檢測(cè)的精度。隨著遙感圖像處理的日趨進(jìn)步，遙感影像的獲取方式越來(lái)越多，影像與實(shí)際情況的偏差也越來(lái)越小，而且變化檢測(cè)的各種算法也隨之優(yōu)化，針對(duì)不同情況有不同的算法可以選擇，我們選擇遙感影像為L(zhǎng)andsat8，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(duì)黃豐橋林場(chǎng)面積的變化檢測(cè)中的最優(yōu)算法，并能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)變化的地塊，進(jìn)行精確提取，發(fā)掘其潛在規(guī)律，為林場(chǎng)之后的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理服務(wù)。變化檢測(cè)提供了前期對(duì)森林狀況了解的過(guò)程，較人工進(jìn)行調(diào)查大大減少了財(cái)力人力物力的損耗，同時(shí)也降低的調(diào)查周期，極大的便利了林區(qū)管

5、理者對(duì)森林所進(jìn)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(diǎn)或?qū)Σ呓ㄗh：主要內(nèi)容：（1） landsat遙感影像預(yù)處理，包括輻射定標(biāo)、大氣校正、圖像配準(zhǔn)及圖像裁剪；（2）運(yùn)用影像代數(shù)變化檢測(cè)、掩膜處理變化檢測(cè)、寫(xiě)功能存儲(chǔ)插入法變化檢測(cè)及分類后處理變化檢測(cè)對(duì)預(yù)處理后的影像進(jìn)行變化檢測(cè)；（3）變化檢測(cè)精度評(píng)價(jià)；（4）對(duì)四種變化檢測(cè)進(jìn)行綜合對(duì)比分析得出結(jié)論。重要觀點(diǎn)及對(duì)策建議：影像代數(shù)變化檢測(cè)能較為準(zhǔn)確提取變化地塊，并且提供詳細(xì)的“從-到”類別變化的信息，但同樣存在缺點(diǎn)，如云層對(duì)變化檢測(cè)干擾較大；分辨率較高的影像比較時(shí)山坡背陰面對(duì)變化檢測(cè)結(jié)果也會(huì)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(duì)閾值的選擇更為合適則生成的變化圖就會(huì)更為可靠。掩膜處理變化檢測(cè)存在著與影像代數(shù)相同的優(yōu)勢(shì)與缺陷，唯一不同的是掩膜處理變化檢測(cè)較好的解決了影像代數(shù)變化檢測(cè)中其他地類變化影響森林變化信息提取的缺點(diǎn)。寫(xiě)功能存儲(chǔ)插入變化檢測(cè)同樣需要對(duì)干擾地物（農(nóng)業(yè)用地、建筑用地及水體）進(jìn)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(qiáng)度有顏色上的漸變性變化，同時(shí)寫(xiě)功能存儲(chǔ)插入法可同時(shí)觀察2個(gè)，甚至3個(gè)時(shí)相的遙感影像，寫(xiě)功能存儲(chǔ)插入法的缺點(diǎn)在于不能提供定量的變化信息；山體背陰或云層陰影都會(huì)影像變化檢測(cè)結(jié)果；云層本身也會(huì)對(duì)變化檢測(cè)結(jié)果

7、產(chǎn)生干擾；由于其因變化強(qiáng)度引起的漸變性顏色，使得其對(duì)邊界的確定也產(chǎn)生了困難。分類后處理變化檢測(cè)有較大的優(yōu)勢(shì)，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(shì)性體現(xiàn)在較好的解決了前三種方法存在的三個(gè)問(wèn)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(duì)變化圖的干擾及需要通過(guò)掩膜處理消除不同地物類別對(duì)森林變化檢測(cè)帶來(lái)的影像等。但其也存在其特有的缺陷，即太過(guò)依賴與兩期獨(dú)立的分類結(jié)果圖的精度，分類結(jié)果較低對(duì)變化檢測(cè)結(jié)果影響較大，并且容易存在誤差累計(jì)，夸大變化程度。從優(yōu)缺點(diǎn)及精度綜合考慮，分類后處理變化檢測(cè)優(yōu)勢(shì)性較其他三種方法更大，如果時(shí)間充裕可在分類上花較多功夫，得到的

8、變化圖精確度將較大；寫(xiě)功能存儲(chǔ)插入變化檢測(cè)則是一種很好的用于估計(jì)一個(gè)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(jìn)行較好變化檢測(cè)方法的選擇；掩膜處理變化檢測(cè)及影像代數(shù)變化檢測(cè)也都較為快捷，但對(duì)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(duì)分類后變化檢測(cè)而言同樣是較為快捷。成果的創(chuàng)新特色、實(shí)踐意義和社會(huì)影響： Landsat8影像在黃豐橋林場(chǎng)的前期研究表明，分類后處理變化檢測(cè)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(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)?，F(xiàn)在針對(duì)森林變化情況主要是通過(guò)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(jìn)步，遙

9、感影像的獲取方式越來(lái)越多，影像與實(shí)際情況的偏差也越來(lái)越小，而且變化檢測(cè)的各種算法也隨之優(yōu)化，針對(duì)不同情況有不同的算法可以選擇，我們選擇遙感影像為L(zhǎng)andsat8，從現(xiàn)有方法中選出較為合適的四種方法，找出針對(duì)黃豐橋林場(chǎng)面積的變化檢測(cè)中的最優(yōu)算法，并能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)變化的地塊，進(jìn)行精確提取，發(fā)掘其潛在規(guī)律，為林場(chǎng)之后的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理服務(wù)。同時(shí)也為之后的相關(guān)領(lǐng)域研究提供一定數(shù)據(jù)參考。三、項(xiàng)目研究總結(jié)報(bào)告預(yù)定計(jì)劃執(zhí)行情況，項(xiàng)目研究和實(shí)踐情況，研究工作中取得的主要成績(jī)和收獲，研究工作有哪些不足，有哪些問(wèn)題尚需深入研究，研究工作中的困難、問(wèn)題和建議。（字?jǐn)?shù)不限，可加頁(yè)面）1.預(yù)計(jì)項(xiàng)目的執(zhí)行情況，以及項(xiàng)目的研究

10、和實(shí)踐情況 2014年10月，我們組織項(xiàng)目小組，自選課題，并且認(rèn)真填寫(xiě)了中南林業(yè)科技大學(xué)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào).評(píng)審表，在校領(lǐng)導(dǎo)和專家的認(rèn)真審核下，獲準(zhǔn)立項(xiàng)。立項(xiàng)通知書(shū)下達(dá)之后，我們開(kāi)始分期進(jìn)行我們的計(jì)劃任務(wù)。項(xiàng)目前期：資料的查閱。10月10日12月28日，組織小組成員進(jìn)行討論，查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料和網(wǎng)絡(luò)資料，獲取關(guān)于黃豐橋林場(chǎng)森林資源的具體分類、現(xiàn)狀調(diào)查、資源等級(jí)以及環(huán)境保護(hù)狀況等，同時(shí)也對(duì)資料進(jìn)行了分類整理。12月30日，將小組討論結(jié)果匯報(bào)給指導(dǎo)老師，并且聽(tīng)取指導(dǎo)老師針對(duì)于項(xiàng)目的開(kāi)展的具體建議，包括項(xiàng)目的調(diào)查地點(diǎn)的選擇，調(diào)研對(duì)象，調(diào)查問(wèn)卷的相關(guān)條例，調(diào)研過(guò)程中應(yīng)該注意的一些

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

12、代數(shù)變化檢測(cè)方法、掩膜處理變化檢測(cè)方法、寫(xiě)功能存儲(chǔ)插入法變化檢測(cè)方法及分類后處理變化檢測(cè)方法。接著對(duì)變化檢測(cè)后的結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，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(cè)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(xiě)的論文基于Landsat8的黃豐橋林場(chǎng)森林變化檢測(cè)研究已經(jīng)被中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)接收，預(yù)計(jì)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(cè)的改進(jìn)上，分類后處理變化檢測(cè)雖成為本論文精度最高的變化檢測(cè)算法，但也因其處理時(shí)間較長(zhǎng)使其可選擇性降低，并且變化檢測(cè)精度過(guò)度依賴于分類精度。如何能通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類及分類后自動(dòng)識(shí)別變化區(qū)域是今后發(fā)展的方向。四、經(jīng)費(fèi)使用情況經(jīng)費(fèi)合計(jì)10000元，其中，學(xué)校配套資助 元，學(xué)院（所）配套資助 元，其他經(jīng)費(fèi) 元。經(jīng)費(fèi)支出情況：電子儲(chǔ)備硬件：1530元文印費(fèi)：213元車費(fèi)：329元住宿費(fèi)：796元