基于多源遥感影像的洪湖湿地水生植被群落时空分布及其动态变化分析

水生植被对维护湿地的生物多样性和生态功能起着至关重要的作用。由于水生植被复杂的光谱特性和生长环境决定了其时空分布和动态变化受到诸多因素的影响。本项目基于Landsat ETM+影像、CBERS影像、QuickBird影像等构成的多源遥感影像，应用粗集理论的属性度量和知识约简功能在水生植被高维分类特征甄选和分类知识挖掘中的独到优势，采用变精度粗集理论工具进行水生植被群落分类器构造，构建遥感手段获取水生植被时空分布新的技术路线。同时，基于水生植被的时空分布，提出以中心发散的放射式角度探测水生植被变化，并建立水生植被空间和属性动态变化的定量描述指标；提出以极坐标图数学模型分析水生植被变化，为揭示水生植被空间和属性上的变化规律及其变化驱动因子，以及科学评价水生植被生态恢复效果提供新的途径。

湿地在抵御洪水、控制污染、调节气候等方面起到重要作用，被称为“生命的摇篮”、“地球之肾”。由于随着人口的增长和经济的快速发展，资源长期过度消耗，我国湿地丧失和功能退化极度严重。湿地研究除其本身的科学意义外，对全球变化、国民经济建设、可持续发展均具有极其重要的作用。本项目围绕湿地遥感监测这一主题，在湿地多源影像配准、湿地识别及其变化检测、湿地影像分类三个方面，进行深入的探索和研究。首先，提出了一种基于线特征和SIFT点特征的多源影像配准方法。基于同名线特征构建虚拟角点以及提取影像SIFT同名点，并结合虚拟角点和SIFT同名点，消除其中可能存在的重复和误匹配点，得到最终同名点对进行小面元微分纠正配准。接下来针对水生植被在湿地影像上的特征，研究了利于各水生植被类型之间进行区分的特征影像及其提取。第三，由于各湿地类型间区分难度较大，单一分类器往往无法达到分类要求。提出了一种组合决策树、朴素贝叶斯、支持向量机的湿地分类方法。第四，提出了一种基于极坐标图的水生植被时空分布及其动态变化检测方法。将整个湖泊区域分成若干个方向探测湿地空间分布变化；然后在多年湿地分类结果基础上，构建相应指标定量描述各湿地类型在各方向的分布情况；最后借助极坐标图的表达形式，以圆心表示区域重心，圆心到圆周上各点表示方向，湿地分布指标作为半径，在圆环极坐标图上表达数据点。通过这种表达方法，可以简洁直观的比较同一时期不同方向的多种湿地空间分布情况，以及不同时期不同方向的同一湿地空间动态变化等。