基于遥感与GIS的城市绿地信息提取方法.docx
毕业设计(论文)
PAGE
1-
毕业设计(论文)报告
题目:
基于遥感与GIS的城市绿地信息提取方法
学号:
姓名:
学院:
专业:
指导教师:
起止日期:
基于遥感与GIS的城市绿地信息提取方法
摘要:随着城市化进程的加快,城市绿地对改善城市生态环境、提高居民生活质量具有重要意义。本文基于遥感影像和地理信息系统(GIS)技术,研究了城市绿地信息提取的方法。首先,对遥感影像进行预处理,包括大气校正、辐射定标、几何校正等;然后,采用面向对象分类方法提取绿地信息;最后,结合GIS空间分析,对提取的绿地信息进行空间分布分析和景观格局分析。本文提出的方法在城市绿地信息提取方面具有一定的实用性和准确性,为城市绿地规划和管理提供了科学依据。
城市绿地是城市生态环境的重要组成部分,对调节气候、改善空气质量、保护生物多样性等具有重要作用。近年来,随着城市化进程的加快,城市绿地面积逐渐减少,城市生态环境面临严峻挑战。因此,准确、高效地提取城市绿地信息对于城市绿地规划、管理和保护具有重要意义。遥感技术具有覆盖范围广、时效性强、获取数据速度快等特点,在地理信息获取方面具有独特的优势。地理信息系统(GIS)作为一种空间数据管理和分析工具,能够对遥感数据进行空间分析和可视化。本文基于遥感影像和GIS技术,研究了城市绿地信息提取的方法,以期为城市绿地规划和管理提供科学依据。
一、1.遥感影像预处理
1.1大气校正
(1)大气校正是在遥感影像处理中至关重要的步骤,其目的是消除或减弱大气对遥感数据的干扰,使影像恢复到真实的地表反射情况。大气校正主要包括大气散射校正和大气辐射校正两个方面。大气散射校正主要针对大气分子和气溶胶对遥感波段的散射影响,其目的是减少散射引起的误差,提高遥感数据的几何分辨率。而大气辐射校正则是为了消除大气对遥感波段的吸收和发射作用,使遥感数据能够准确反映地表反射率。
(2)在大气散射校正中,常用的方法有大气单通道算法、大气双通道算法和大气三通道算法等。大气单通道算法利用单一波段的信息进行校正,其计算简单,但精度较低。大气双通道算法则通过比较不同波段之间的差异来估计大气散射,这种方法在可见光和近红外波段应用较为广泛。大气三通道算法则综合了大气双通道算法的优点,同时引入了短波红外波段的信息,能够更精确地估算大气散射。
(3)大气辐射校正通常采用物理模型进行,如大气辐射传输模型(ATM)、MODTRAN等。这些模型可以模拟大气对不同波段的吸收、散射和发射过程,从而计算出大气校正后的地表反射率。在实际应用中,由于大气参数如水汽、氧气、臭氧等难以精确测量,大气校正的结果往往存在一定的误差。因此,在遥感影像处理过程中,需要根据具体情况进行大气校正参数的优化,以提高校正精度。此外,随着遥感技术的发展,一些基于机器学习的大气校正方法也逐渐被应用于遥感影像处理中,这些方法能够自动从遥感数据中学习大气校正参数,从而提高校正的自动化程度和精度。
1.2辐射定标
(1)辐射定标是遥感影像处理中的关键步骤,其目的是将遥感传感器接收到的辐射量转换为实际的地表反射率或发射率。这一过程对于确保遥感数据的准确性和可靠性至关重要。辐射定标的基本原理是通过将遥感传感器与地面真实辐射源进行对比,从而建立传感器响应与实际辐射量之间的转换关系。这一转换关系通常以辐射定标系数的形式表示,包括辐射定标系数、增益系数和偏移量等参数。
(2)辐射定标的具体实施过程涉及多个步骤。首先,需要选择合适的地面真实辐射源,如白板、黑板等标准板,这些板在不同波段的反射率或发射率已知。其次,通过实地测量或使用实验室仪器获取这些标准板的辐射亮度或温度。然后,将这些测量值与遥感传感器获取的相应波段数据进行比较,从而计算出辐射定标系数。在实际操作中,可能需要使用多个标准板和多个测量时间点,以确保辐射定标结果的准确性和稳定性。
(3)辐射定标完成后,还需要对遥感影像进行几何校正,以消除传感器姿态和地球曲率等因素的影响。几何校正通常采用地面控制点(GCPs)进行,通过将地面控制点与遥感影像上的同名点进行匹配,计算出每个像素的几何变换参数。这些参数随后被用于对遥感影像进行几何校正,使其能够精确地反映地表的真实位置。经过辐射定标和几何校正的遥感影像,其数据质量将得到显著提升,为后续的遥感数据分析和应用提供了可靠的基础。
1.3几何校正
(1)几何校正是在遥感影像处理过程中确保影像空间位置准确性的关键步骤。该过程通过纠正遥感传感器在采集过程中由于地球曲率、传感器姿态变化等因素造成的影像畸变,使影像能够真实反映地面的几何关系。以Landsat8卫星的OLI传感器为例,其几何校正通常涉及以下步骤:首先,利用卫星轨道参数和姿态数据计算影像的几何