4.1.1.1 景观类型面积数值获取
(1)数据及来源
本文在1 ∶50 万环青海湖国家地质公园区域数字地形图的基础上,选取了2005 年7 月、2010 年7 月、2015 年8 月共3 期青海湖国家地质公园遥感影像,其中2005、2010 年为Landsat TM 影像,2015 年为Landsat 8 影像,分辨率均为30 米,以上3 期遥感影像均来源于地理空间数据云平台(http://www.gscloud.cn/)。
(2)影像预处理
预处理是遥感图像处理的重要环节,本文基于ENVI(The Environment for Visualizing Images,完整的遥感图像处理平台)软件,对研究区遥感影像进行了图像镶嵌、图像裁剪等前期基本处理。由于遥感图像通常由无量纲的DN 值(Digital Number,遥感影像像元亮度值)记录信息,进行遥感定量化分析时,常用到辐射亮度值、反射率值和温度值等物理量(邓书斌等,2014),因此,本文通过辐射定标的方法来实现DN 值与其物理量的转换。另外,通过大气校正的方式来减少或消除大气对遥感图像的影响。
(3)监督分类
本文选择监督分类方式对2005—2015 年不同时期青海湖国家地质公园遥感影像进行解译。监督分类,又称训练分类法,即用被确认类别的样本像元去识别其他未知像元(邓书斌等,2014)。其中,最大似然法也称为贝叶斯分类,是图像处理中最常用的一种监督分类方法(周林飞等,2015),最大似然法能够在保证波段数据完整性的前提下,提高分类精度(李四海等,1996),分类比较稳定,且分类效果较好(陈敬柱等,2004;陈桂红等,2006)。因此,本文选择的分类算法为最大似然法。本研究基于ENVI 遥感处理软件,根据国家土地利用分类标准,结合研究区实际地物,将2005—2015 年不同时期青海湖国家地质公园遥感影像景观地物类型分为水域、草地、耕地、沙地、沼泽、灌丛、裸地及建筑用地8 种类型。
(4)分类结果评价及后处理
执行完监督分类后,需要对分类结果进行评价,本文主要采用混淆矩阵的方式,将分类精度显示在一个混淆矩阵里,用于比较分类结果和地表真实信息。如表4-1 所示,2005、2010 和2015 年三期影像的分类精度均较高,且总体精度均在 96%以上,Kappa 系数在 0.8 以上,说明分类结果较好,满足本文研究要求。
表4-1 2005—2015 年三期遥感影像分类结果评价
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通过监督分类方法得到的初步结果,由于存在一些微小图斑以及缺少连续性的斑点或孤岛,无论从专业制图角度,还是从实际应用的角度,都应该将这些元素进行剔除或者重分类。因此,本文主要选取了Majority Analysis(主要分析),来剔除分类结果中的微小图斑及碎片,运用聚类处理消除区域中的斑点或洞,达到提高图像空间连续性的目的,最后运用了过滤处理,解决图像中出现的孤岛问题。
(5)面积统计
以上分类结果,均为30 米×30 米大小的像元组合,利用“Arc GIS 10.2”软件的字段计算器功能,通过公式4-1,得到了不同地物类型的面积(见表4-2)。
表4-2 2005—2015 年青海湖国家地质公园景观类型面积变化
4.1.1.2 景观类型面积变化特征
青海湖国家地质公园景观类型主要包括水域、草地、耕地、沙地、沼泽、灌丛、裸地及建筑用地8 种类型(见图4-1)。图4-1 和表4-2 说明了这些景观类型的分布区域、它们的面积及占比。各景观类型中,水域和草地占主导,水域主要分布在青海湖湖泊主体及各子湖,面积在4202.97~4363.40 平方千米,所占比例在42.59%~44.22%;草地主要环绕青海湖分布,其面积在3756.70~3808.88 平方千米,所占比例在38.07%~38.60%。其次为裸地和沙地,裸地主要分布在青海湖湖滨、河流河谷及坡度较陡的山地上,其面积在720.57~918.14 平方千米,所占比例在7.30%~9.30%;沙地主要分布在青海湖西部布哈河河口东北角、青海湖东部沙岛和湖东种羊场地区,面积在484.81~489.30 平方千米,所占比例在4.91%~4.96%。此外,耕地、沼泽和灌丛也有一定的比例,耕地主要分布在青海湖南岸和北岸地区,沼泽主要分布在青海湖湖滨和河谷中,灌丛主要分布在青海南山和日月山;它们分别占青海湖国家地质公园面积的2%、1.5%和1%左右。建筑用地在各景观类型中所占面积最小,呈零星状分布。
图4-1 2005—2015 年青海湖国家地质公园景观 类型分布及面积变化
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