基于VIIRS和landsat的不透水地表提取方法
1.研究背景
人工不透水地表的定义为屋顶、道路及机场等具有不透水特征的地表面。不透水地表是现代城市最基本的组成部分,随着世界城市化进程的不断加快,人类活动促使在全球范围内产生了一系列的生态环境问题。因此,研究不透水地表,不仅可以表征城市化程度,还可以评价城市生态环境,为人与自然和谐发展提供合理科学的建议。
近年来,国内国外有大批学者在不透水地表方面进行了一定的研究。国内外的研究已经取得了较大的进展,但是以往的研究没有能够提取多个城市,多期影像的不透水地表信息并进行特征分析。本文通过结合灯光数据和landsat数据,尝试提出一种快速提取不透水地表的方法。
2.研究方法
(1)数据获取与预处理
登录USGS(美国地质勘探局,United States Geological Survey)网站,根据研究区的条带号(或纬度)查询所需要的数据,影像选择应该按照拍摄时间相近且天气晴朗少云的原则进行选取。
简而言之,神经连接体就是你体内所有的神经元连接。根据承现峻博士在TED演讲中的介绍,神经连接体即你之所以为你——你的记忆,个性,你的推理和思考方式的生物学基础。采集到神经连接体,有一天科学家们也许能够重建你——一种被称为全脑仿真的东西。
(2)不透水地表信息提取
①灯光数据处理
在饲喂第8周结束时,称定大鼠体质量,按3 mL/kg腹腔注射2%戊巴比妥钠溶液进行麻醉;打开大鼠腹腔,从下腔静脉收集血液并于4℃静置2 h,3 000 r/min离心15 min后,吸取上层血清于-70℃冷冻保存待测;剖取肝脏,取肝右叶部分组织,以10%中性福尔马林溶液固定,用于病理学检查。
对于中低空间分辨率的遥感影像,精度检验可以利用该地区高空间分辨率影像作为参考图像,来评价中低分辨率遥感图像的信息提取精度。本文在2015年ISA分类结果图上,随机抽取精度验证样本点,在Google Earth检验每个点的位置环境,对ISA分类结果进行验证。将验证结果汇总进行精度评估。
MODIS NDVI数据的空间分辨率为250米,需要从正弦投影重投影至Albers圆锥等面积投影,在重投影过程中采用了最近邻的采样算法。由于MODIS NDVI空间分辨率较低且收获后的农田裸土、水体等与ISA具有相近的NDVI数值,所以有必要减少他们之间的混淆。其中一种有效的方法就是在多时NDVI图像中取最大值。
于化疗前1天开始,2组均给予地塞米松(口服,4 mg/次,3次/天),维生素B12(口服,1 mg/次,1次/天)和叶酸(口服,0.5 mg/次,1次/天)。
在2015年ISA分类结果图上,随机抽取若干精度验证样本点进行精度验证。ISA分类结果精度较高,总体精度达到91%,可以进行后续的不透水地表空间格局分析。
②不透水地表信息提取
③精度验证
图1 技术流程图
在对VIIRS-DNB数据和MODIS NDVI数据进行预处理后,通过以下算法步骤可以实现准确、快速的提取不透水地表信息。
VIIRS-DNB数据需要从地理经纬度坐标系统通过重投影到Albers圆锥等面积投影,由于VIIRS-DNB数据中包含火灾、气体耀斑、火山爆发以及背景噪声等,因此在利用它们提取ISA信息之前,必须先将这些噪声删除。我们设置了0.5的阈值来删除它们,由于大多数像素值小于65(而也有一些数值非常高),所以我们将65的阈值设为最大值,为了使所有数据源处于同一范围内,VIIRS-DNB图像被归一化。
3.结果分析
为了获取大范围内ISA的信息,在这里提出了一种基于VIIRS-DNB和MODIS NDVI数据的组合变量。
云南省内电力市场目前以月度交易为主,虽然已建立日前市场,但日前市场竞价时并不区分时段,所以电价很难反映部分时刻电能的稀缺性,且目前云南省内对于煤电机组备用,仍采取调度指令的手段,且确认为备用的电量执行机组的标杆上网电价,补偿显著不足。
本研究通过融合低分辨率的城市灯光数据和中等分辨率的Landsat数据,研究一种能够快速提取不透水地表信息的算法,精度较高,这是一种可行的快速提取不透水地表信息的方法,可以利用此方法提取城市不透水地表信息并进行分析。
4.讨论
与不透水地表容易混淆的地类主要有河岸滩涂、高楼阴影、裸露地表、植物茂盛的住宅区等等,这些关键的混淆部分还需要人工辅助识别,算法还未达到机器完全自动化识别与处理,同时南北方、东西部的不透水地表类型各异,也需要继续改进算法的识别能力,提高算法的普适性和准确性。
【参考文献】
[1]ARNOLD C L,GIBBONSC J. Impervious Surface:The Emergence of a Key Urban Enviromental Indicator[J].Journal of the American Planning Association,1996,62(2):243-258.
[2]王静,苏根成,匡文慧等.特大城市不透水地表时空格局分析——以北京市为例[J].测绘通报,2014(4):90-94.
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