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基于改进像元三分模型的植被覆盖度提取及时空变化分析
1
作者
张凡
仇天昊
+3 位作者
李欣悦
张姝茵
徐超
谢治国
《林业科学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期13-26,共14页
【目的】引入DBSCAN聚类算法和QuickHull凸包检测算法,提出一种自适应端元特征值提取(AEEE)算法,解决像元三分模型中纯净像元指数结合二维散点图(PPI-2DSP)算法依赖人工圈选特征像元候选区的问题,利用AEEE算法评估神木市的光合植被覆盖...
【目的】引入DBSCAN聚类算法和QuickHull凸包检测算法,提出一种自适应端元特征值提取(AEEE)算法,解决像元三分模型中纯净像元指数结合二维散点图(PPI-2DSP)算法依赖人工圈选特征像元候选区的问题,利用AEEE算法评估神木市的光合植被覆盖度(f_(PV))、非光合植被覆盖度(f_(NPV))和裸土覆盖度(f_(BS)),并分析其时空变化,验证算法的有效性,为该地区生态环境评价和植被覆盖度变化规律研究提供参考。【方法】以Landsat系列卫星遥感影像为数据源,首先对遥感数据进行预处理,然后计算像元的归一化植被指数(NDVI)和干枯燃料指数(DFI),通过以下4个步骤获取特征像元候选区:1)应用随机采样模块减少数据规模;2)采用DBSCAN算法聚类,去除离群数据,得到最大簇;3)利用QuickHull算法计算凸包,构建特征三角形边界;4)计算由凸包点集中3个点所构成的最大面积三角形顶点,分别以3个顶点为中心,取端点阈值(θ)范围内区域作为特征像元候选区。预处理的影像经最小噪声分离变换减少计算量后,采用PPI算法计算纯净像元指数,利用特征像元候选区提取纯净像元指数大于5的纯净像元,将这些像元的NDVI和DFI算术平均值作为端元特征值代入像元三分模型计算f_(PV)、f_(NPV)和f_(BS),并分析其时空变化。【结果】AEEE算法提取的神木市2000—2022年端元特征值与PPI-2DSP算法选取的端元特征值相近,相对误差平均值约7.35%;将其应用于像元三分模型,估算得到神木市的f_(PV)和f_(NPV),与传统方法相比年平均误差分别为4.79%和5.05%,符合精度要求。在时间层面上,2000—2022年神木市的f_(PV)和f_(NPV)总体呈波动增长趋势,分别以年平均0.52%和0.22%的速率增长;在空间层面上,2000—2022年神木市的f_(PV)和f_(NPV)呈东南增长快速、西北增长缓慢的趋势,其中f_(PV)主要以增加(39.8%)和基本不变(28.0%)2种变化强度等级为主。【结论】AEEE算法适用于对光合植被、非光合植被和裸土3种端元特征值的自适应提取,能够解决PPI-2DSP算法依赖人工圈选特征像元候选区的问题。
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关键词
像元三分模型
植被覆盖度
LANDSAT
自适应端元特征值提取算法
陕西省神木市
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职称材料
神木市植被覆盖度时空动态变化分析
被引量：
11
2
作者
邓目丽
蒋馥根
+2 位作者
孙华
龙依
易静
《森林与环境学报》
CSCD
北大核心
2021年第6期611-619,共9页
为了明确陕西省神木市长时间尺度植被覆盖度变化规律及其驱动因素,通过谷歌地球引擎(GEE)平台获取陕西省神木市2000—2020年植被生长旺盛期(7—9月)的陆地卫星(Landsat)遥感影像,利用归一化植被指数-干枯燃料指数(NDVI-DFI)像元三分模...
为了明确陕西省神木市长时间尺度植被覆盖度变化规律及其驱动因素,通过谷歌地球引擎(GEE)平台获取陕西省神木市2000—2020年植被生长旺盛期(7—9月)的陆地卫星(Landsat)遥感影像,利用归一化植被指数-干枯燃料指数(NDVI-DFI)像元三分模型得到21期神木市光合植被覆盖度(f PV)、非光合植被覆盖度(f NPV)和裸土覆盖度(f BS)的合成结果。通过趋势分析法分析神木市21 a的f PV动态变化,结合年降水量、年平均气温等气象数据及神木市年国内生产总值(GDP)和年原煤产量等社会经济数据分析f PV变化的驱动因素。结果表明:2000—2020年神木市植被覆盖度显著增加,f PV和f NPV分别以年平均3.86%和0.36%的速率增长,高植被覆盖度区域主要集中在东部和南部地区;光合植被退化区域、无变化区域和增加区域的面积分别占神木市总面积的10.2%、0.8%和89.0%,f PV增加较快的区域主要集中于中部、东部和南部,西部和西北部的小部分地区植被有退化现象;年降水量、年GDP和年原煤产量与神木市f PV均表现为显著正相关(P<0.05),表明降水量和经济发展能在一定程度促进植被覆盖度增加,而气温对植被状况改善影响较小。
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关键词
植被覆盖度
归一化植被指数-干枯燃料指数
像元三分模型
谷歌地球引擎
LANDSAT
神木市
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职称材料
题名
基于改进像元三分模型的植被覆盖度提取及时空变化分析
1
作者
张凡
仇天昊
李欣悦
张姝茵
徐超
谢治国
机构
西北农林科技大学
陕西省林业科学院
出处
《林业科学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期13-26,共14页
基金
陕西省林业科技创新重点专项(SXLK2023-02-3)
陕西省林业科技创新重点专项(SXLK2022-02-7)。
文摘
【目的】引入DBSCAN聚类算法和QuickHull凸包检测算法,提出一种自适应端元特征值提取(AEEE)算法,解决像元三分模型中纯净像元指数结合二维散点图(PPI-2DSP)算法依赖人工圈选特征像元候选区的问题,利用AEEE算法评估神木市的光合植被覆盖度(f_(PV))、非光合植被覆盖度(f_(NPV))和裸土覆盖度(f_(BS)),并分析其时空变化,验证算法的有效性,为该地区生态环境评价和植被覆盖度变化规律研究提供参考。【方法】以Landsat系列卫星遥感影像为数据源,首先对遥感数据进行预处理,然后计算像元的归一化植被指数(NDVI)和干枯燃料指数(DFI),通过以下4个步骤获取特征像元候选区:1)应用随机采样模块减少数据规模;2)采用DBSCAN算法聚类,去除离群数据,得到最大簇;3)利用QuickHull算法计算凸包,构建特征三角形边界;4)计算由凸包点集中3个点所构成的最大面积三角形顶点,分别以3个顶点为中心,取端点阈值(θ)范围内区域作为特征像元候选区。预处理的影像经最小噪声分离变换减少计算量后,采用PPI算法计算纯净像元指数,利用特征像元候选区提取纯净像元指数大于5的纯净像元,将这些像元的NDVI和DFI算术平均值作为端元特征值代入像元三分模型计算f_(PV)、f_(NPV)和f_(BS),并分析其时空变化。【结果】AEEE算法提取的神木市2000—2022年端元特征值与PPI-2DSP算法选取的端元特征值相近,相对误差平均值约7.35%;将其应用于像元三分模型,估算得到神木市的f_(PV)和f_(NPV),与传统方法相比年平均误差分别为4.79%和5.05%,符合精度要求。在时间层面上,2000—2022年神木市的f_(PV)和f_(NPV)总体呈波动增长趋势,分别以年平均0.52%和0.22%的速率增长;在空间层面上,2000—2022年神木市的f_(PV)和f_(NPV)呈东南增长快速、西北增长缓慢的趋势,其中f_(PV)主要以增加(39.8%)和基本不变(28.0%)2种变化强度等级为主。【结论】AEEE算法适用于对光合植被、非光合植被和裸土3种端元特征值的自适应提取,能够解决PPI-2DSP算法依赖人工圈选特征像元候选区的问题。
关键词
像元三分模型
植被覆盖度
LANDSAT
自适应端元特征值提取算法
陕西省神木市
Keywords
normalized difference vegetation index(NDVI)and dry fuel index(DFI)model
vegetation fractional cover
Landsat
adaptive endmember eigenvalue extraction(AEEE)algorithm
Shenmu city of Shaanxi Province
分类号
TP751.1 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
Q948 [生物学—植物学]
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职称材料
题名
神木市植被覆盖度时空动态变化分析
被引量：
11
2
作者
邓目丽
蒋馥根
孙华
龙依
易静
机构
中南林业科技大学林业遥感信息工程研究中心
林业遥感大数据与生态安全湖南省重点实验室
出处
《森林与环境学报》
CSCD
北大核心
2021年第6期611-619,共9页
基金
国家重点研发计划项目“三北防护林体系建设重大生态工程生态效益监测评估”(2017YFC0506502)
国家林业局荒漠化监测专项(101-9899)
湖南省教育厅科学研究重点项目(17A225)。
文摘
为了明确陕西省神木市长时间尺度植被覆盖度变化规律及其驱动因素,通过谷歌地球引擎(GEE)平台获取陕西省神木市2000—2020年植被生长旺盛期(7—9月)的陆地卫星(Landsat)遥感影像,利用归一化植被指数-干枯燃料指数(NDVI-DFI)像元三分模型得到21期神木市光合植被覆盖度(f PV)、非光合植被覆盖度(f NPV)和裸土覆盖度(f BS)的合成结果。通过趋势分析法分析神木市21 a的f PV动态变化,结合年降水量、年平均气温等气象数据及神木市年国内生产总值(GDP)和年原煤产量等社会经济数据分析f PV变化的驱动因素。结果表明:2000—2020年神木市植被覆盖度显著增加,f PV和f NPV分别以年平均3.86%和0.36%的速率增长,高植被覆盖度区域主要集中在东部和南部地区;光合植被退化区域、无变化区域和增加区域的面积分别占神木市总面积的10.2%、0.8%和89.0%,f PV增加较快的区域主要集中于中部、东部和南部,西部和西北部的小部分地区植被有退化现象;年降水量、年GDP和年原煤产量与神木市f PV均表现为显著正相关(P<0.05),表明降水量和经济发展能在一定程度促进植被覆盖度增加,而气温对植被状况改善影响较小。
关键词
植被覆盖度
归一化植被指数-干枯燃料指数
像元三分模型
谷歌地球引擎
LANDSAT
神木市
Keywords
vegetation coverage
normalized difference vegetation index-dead fuel index
trichotomy pixel model
Google Earth Engine
Landsat
Shenmu City
分类号
S758.51 [农业科学—森林经理学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于改进像元三分模型的植被覆盖度提取及时空变化分析
张凡
仇天昊
李欣悦
张姝茵
徐超
谢治国
《林业科学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
神木市植被覆盖度时空动态变化分析
邓目丽
蒋馥根
孙华
龙依
易静
《森林与环境学报》
CSCD
北大核心
2021
11
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职称材料
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