地球信息科学学报 ›› 2020, Vol. 22 ›› Issue (12): 2436-2444.doi: 10.12082/dqxxkx.2020.190744
张志慧1(), 刘雯1,2,*(
), 李笑含1, 朱靖轩1, 张洪涛1, 杨东3, 徐超昊3, 徐宪立3
收稿日期:
2019-12-02
修回日期:
2020-03-02
出版日期:
2020-12-25
发布日期:
2021-02-25
通讯作者:
刘雯
E-mail:zhihui616713@163.com;liuwenww@gmail.com
作者简介:
张志慧(1994— ),女,山东枣庄人,硕士生,研究方向为遥感信息提取和景观格局研究。E-mail: 基金资助:
ZHANG Zhihui1(), LIU Wen1,2,*(
), LI Xiaohan1, ZHU Jingxuan1, ZHANG Hongtao1, YANG Dong3, XU Chaohao3, XU Xianli3
Received:
2019-12-02
Revised:
2020-03-02
Online:
2020-12-25
Published:
2021-02-25
Contact:
LIU Wen
E-mail:zhihui616713@163.com;liuwenww@gmail.com
Supported by:
摘要:
喀斯特地区不同石漠化等级的结构和格局是实现区域石漠化治理的重要基础信息,受技术手段的限制,目前这方面的研究进展仍非常缓慢。随着无人机技术的快速发展,高精度的地表信息获取越来越方便、且成本较低。本研究利用无人机影像,对比了基于像元的非监督和监督分类方法以及面向对象的分类方法在裸岩信息提取中的表现,发现面向对象分类结果具有更高精度。基于获得的裸岩分布信息的研究结果表明:① 岩石平均斑块面积与裸岩率呈负相关的关系,岩石斑块个数与裸岩率呈正相关关系;② 通过对比不同裸岩率(11%、20%、29%和48%)基质的景观斑块指数、景观形状指数和景观破碎度指数对不同裸岩率的景观分布的影响,从而表明了在不同的石漠化地区随着裸岩率的增加,岩石形状指数与岩石破碎度指数均逐渐增加,进而表明石漠化程度越严重;③ 裸岩率不同的地区表现不同的分布形态和斑块特征,裸岩率越高,岩石越破碎,斑块分布较为分散。小尺度斑块景观格局与区域的生态过程有着重要关系,开展小尺度景观格局的研究会深化区域尺度石漠化发展过程的理解。石漠化地区的小尺度斑块景观格局变化影响区域的生态过程,对以后的石漠化过程以及未来石漠化演变的发展有重要的启示作用。
张志慧, 刘雯, 李笑含, 朱靖轩, 张洪涛, 杨东, 徐超昊, 徐宪立. 基于无人机航摄影像的喀斯特地区裸岩信息提取及景观格局分析[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(12): 2436-2444.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190744
ZHANG Zhihui, LIU Wen, LI Xiaohan, ZHU Jingxuan, ZHANG Hongtao, YANG Dong, XU Chaohao, XU Xianli. The Spatial Distribution Pattern of Rock in Rocky Desertification Area based on Unmanned Aerial Vehicle Imagery and Object-oriented Classification Method[J]. Journal of Geo-information Science, 2020, 22(12): 2436-2444.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190744
表3
景观类型指数斑块统计值"
类型 | 裸岩率11% | 裸岩率20% | 裸岩率29% | 裸岩率48% |
---|---|---|---|---|
NP/个 | 256 | 324 | 867 | 1401 |
MPS/m2 | 2.08 | 2.84 | 3.02 | 1.26 |
PSSD | 2.87 | 4.53 | 4.54 | 2.54 |
AWMSI | 4.66 | 4.57 | 3.32 | 4.98 |
AWMPFD | 1.98 | 1.94 | 2.00 | 1.83 |
Cs | 4.10 | 3.83 | 3.88 | 6.95 |
Cv | 1.37 | 1.60 | 1.47 | 2.45 |
CONTIG | 0.17 | 0.29 | 0.38 | 0.28 |
MSI | 3.40 | 3.30 | 2.46 | 3.57 |
MPE | 30.14 | 39.54 | 25.03 | 13.30 |
MPFD | 1.79 | 1.86 | 1.60 | 1.31 |
TED | 5.66 | 4.99 | 9.55 | 10.54 |
CONTAG | 69.54 | 60.01 | 51.86 | 27.55 |
F | 0.000 001 | 0.000 61 | 0.000 81 | 0.000 90 |
[1] | 王世杰, 李阳兵. 喀斯特石漠化研究存在的问题与发展趋势[J]. 地球科学进展, 2007,22(6):573-582. |
[ Wang S J, Li Y B. Problem and development trends about researches on karst rocky desertification[J]. Advances in Earth Science, 2007,22(6):573-582. ] | |
[2] | Víctor Arroyo-Rodríguez and Tarin Toledo-Aceves. Impact of landscape spatial pattern on liana communities in tropical rainforests at Los Tuxtlas, Mexico[J]. Applied Vegetation Science, 2009,12(3):340-349. |
[3] | 顾磊, 江晓霞, 陈智华. 生态学空间异质性研究进展[J]. 西南民族大学学报(自然科学版), 2005(s1):6-10. |
[ Gu L, Jiang X X, Chen Z H. The advance on research of spatial heterogeneity[J]. Journal of Southwest University for Nationalities (Natural Science Edition), 2005(s1):6-10. ] | |
[4] | Tetsuro Ishida, Junichi Kurihara, Fra Angelico Viray, et al. A novel approach for vegetation classification using UAV-based hyperspectral imaging[J]. Computers & Electronics in Agriculture, 2018,144:80-85. |
[5] | 王梦娟. 基于多源遥感数据的岩溶石漠化信息提取研究[D]. 兰州:兰州理工大学, 2019. |
[ Wang M J. Research on information extraction of karst rocky desertification based on multi-source remote sensing data[D]. Lanzhou: Lanzhou University of Technology, 2019. ] | |
[6] | 刘凯, 龚辉, 曹晶晶, 等. 基于多类型无人机数据的红树林遥感分类对比[J]. 热带地理, 2019,39(4):492-501. |
[ Liu K, Gong H, Cao J J, Zhu Y H. Comparison of mangrove remote sensing classification based on Multi-type UAV Data[J]. Tropical Geography, 2019,39(4):492-501. ] | |
[7] | 黄超, 吴琳娜, 宋具兰, 等. 遥感图像监督分类与面向对象分类法对比研究[J]. 农村经济与科技, 2016(23):66-68. |
[ Huang C, Wu L N, Song J L. A comparative study of supervised classification and object-oriented classification of remote sensing images[J]. Rural Economy and Science-Technology, 2016(23):66-68. ] | |
[8] | Khatami R, Mountrakis G, Stehman S V. A meta-analysis of remote sensing research on supervised pixel-based land-cover image classification processes: General guidelines for practitioners and future research[J]. Remote Sensing of Environment, 2016,177:89-100. |
[9] | 余晓敏, 湛飞并, 廖明生, 等. 利用改进SEaTH算法的面向对象分类特征选择方法[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2012,37(8):921-924. |
[ Yu X M, Shen F B, Lian M S, et al. Object-oriented classification feature selection method based on improved SEATH algorithm[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2012,37(8):921-924. ] | |
[10] | Yanan Z, Yuehong C, Li F, et al. Supervised and adaptive feature weighting for object-based classification on satellite images[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2018: 1-11. |
[11] | 孙小芳, 卢健, 孙小丹. 城市地区高分辨率遥感影像绿地提取研究[J]. 遥感技术与应用, 2006(2):159-162. |
[ Sun X F, Lu J, Sun X D. Extraction method of urban green space from high resolution remote sensing image of urban area[J]. Remote Sensing Technology and Application, 2006(2):159-162. ] | |
[12] | 毛学刚, 姚瑶, 陈树新, 等. 基于易康软件的QuickBird遥感影像林分类型识别——以福建省将乐林场为例[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2019,43(1):127-134. |
[ Mao X G, Yao Y, Liu J Q, et al. Forest stand identification based on eCognition software using QuickBird remote sensing image: A case of Jiangle Forest Farm in Fujian Province[J]. Journal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition), 2019,43(1):127-134. ] | |
[13] | 闫丽. 奈曼旗沙质草地岩石—裸沙动态特征研究[D]. 呼和浩特:内蒙古师范大学, 2010. |
[ Yan L. The study of vegetation-sand dynamics in semi-arid sandy grasslands in Naiman country[D]. Hohhot: Inner Mongolia Normal University, 2010. ] | |
[14] | Mandelbrot B B. The fractal geometry of nature. Freeman, San Francisco, 1982. |
[15] | Hastings M H, George S. Fractals: A user's guide for the natural sciences[D]. Oxford: Oxford University Press, 1993. |
[16] | 傅伯杰, 陈利顶. 景观生态学原理及应用[M]. 北京: 科学出版社, 2001: 45-48. |
[ Fu B J, Chen L D. Principle and Application of Landscape Ecology[M]. Beijing: Science Press, 2001: 45-48. ] | |
[17] | 方晰, 唐代生, 杨乐, 等. 湖南省林科院试验林场森林植被景观格局及破碎化分析[J]. 中南林业科技大学学报, 2008(4):107-112. |
[ Fang X, Tang D S, Yang L, et al. Landscape pattern of the experimental forest farm run by hunanforestry academy and its fragmentation analysis[J]. Journal of Central South University of Forestry & Technology, 2008(4):107-112. ] | |
[18] | Mandelbrot B B. The fractal geometry of nature[C]. Freeman, San Francisco, 1982. |
[19] | 李哈滨, 伍业钢. 景观生态学的定量方法[C]. 北京: 中国科技出版社, 1992: 209-233. |
[ Li H B, Wu Y G. Quantitative method of landscape ecology[C]. Beijing: China Science and Technology Press, 1992: 209-233. ] | |
[20] | 李斌, 张金屯. 黄土高原草原景观斑块形状的指数和分形分析[J]. 草地学报, 2010,18(2):141-147. |
[ Li B, Zhang J T. Patch shape indices and scale fractal analysis of steppe landscape in the Loess Plateau[J]. Acta Agrestia Sinica, 2010,18(2):141-147. ] | |
[21] | 贾宝全, 王国柱, 慈龙骏. 景观格局分布特征的区域差异分析——以鄂尔多斯高原伊金霍洛旗为例[J]. 干旱区研究, 2003,20(3):168-174. |
[ Ji B Q, Wang G Z, Ci L J. Analysis on the regional difference of the distribution characteristics of landscape patterns: A case study in Yijinhollo Banner on the Erdos Plateau[J]. Arid Zone Research, 2003,20(3):168-174. ] | |
[22] | 牟晓明, 于应文, 王先之. 青藏高原火绒草斑块群落空间格局分析[J]. 生态学报, 2015,35(16):5306-5315. |
[ Mou X M, Yu Y W, Wang X Z. Analysis of community spatial patterns of Leontopodium nanum patches in Qinghai-Tibetan Plateau[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015,35(16):5306-5315. ] |
[1] | 陈昂, 杨秀春, 徐斌, 金云翔, 张文博, 郭剑, 邢晓语, 杨东. 基于面向对象与深度学习的榆树疏林识别方法研究[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(9): 1897-1909. |
[2] | 陶宇, 王春, 徐燕, 张光祖, 宋素素, 杨维. DEM建模视角下的城市道路分类与表达[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(8): 1589-1596. |
[3] | 李玉, 李奕燃, 王光辉, 石雪. 基于加权指数函数模型的高光谱图像分类方法[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(8): 1642-1653. |
[4] | 王学文, 赵庆展, 韩峰, 马永建, 龙翔, 江萍. 机载多光谱影像语义分割模型在农田防护林提取中的应用[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(8): 1702-1713. |
[5] | 曹元晖, 刘纪平, 王勇, 王良杰, 吴文周, 苏奋振. 基于POI数据的城市建筑功能分类方法研究[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(6): 1339-1348. |
[6] | 杨雅萍, 姜侯, 孙九林. 科学数据共享实践:以国家地球系统科学数据中心为例[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(6): 1358-1369. |
[7] | 王英杰, 张桐艳, 李鹏, 虞虎. GIS在中国旅游资源研究与应用中的现状及趋势[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(4): 751-759. |
[8] | 董金玮, 吴文斌, 黄健熙, 尤南山, 何盈利, 闫慧敏. 农业土地利用遥感信息提取的研究进展与展望[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(4): 772-783. |
[9] | 赵斌, 韩晶晶, 史覃覃, 吉根林, 刘信陶, 俞肇元. 语义轨迹建模与挖掘研究进展[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(4): 842-856. |
[10] | 蔡顺, 耿豪鹏, 郑炜珊, 潘保田. 基于傅里叶变换的谷间距特征信息提取及其影响因素研究[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(3): 399-409. |
[11] | 曹泽涛, 方子东, 姚瑾, 熊礼阳. 基于随机森林的黄土地貌分类研究[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(3): 452-463. |
[12] | 单渌铱, 王海军, 张彬, 潘鹏. 顾及土地生态安全的环鄱阳湖城市群土地利用情景模拟[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(3): 543-556. |
[13] | 曹子阳, 吴志峰, 米素娟, 阳柯. DMSP/OLS稳定夜间灯光影像在中国的分类校正方法[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(2): 246-257. |
[14] | 刘稳, 詹庆明, 刘权毅, 司瑶, 黄启雷, 樊智宇. 地理国情监测成果与规划用地数据的关联转换方法[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(2): 161-174. |
[15] | 李鹏鹏, 李永强, 蔡来良, 董亚涵, 范辉龙. 车载LiDAR点云中道路绿化带提取与动态分析[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(2): 268-278. |
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