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发布时间:
2020-04-24
摘要 :
数据量：1.30MB
红树林分布在热带-亚热带地区的海岸带湿地，具有重要的生态及生态经济服务价值。本研究利用1987、1993、1998、2003、2007、2013、2017年共计7期Landsat TM/OLI数据，采用支持向量机分类方法，并结合野外调查资料，获取了1987-2017年海南岛红树林变化数据集。该数据集可用于红树林时空变化分析，以及红树林湿地生态系统恢复、保护和管理的决策支持，为海南省生态环境监管提供基础数据支持。
数据采集和处理方法
1987–2017年海南岛红树林变化数据集主要是基于多时相的Landsat影像生成。使用的Landsat影像共39景，全部从美国地质调查局的地球资源观测与科学（USGS/EROS）中心网站（http://www.usgs.gov）下载获取，其中包括1987、1993、1998、2003和2007年的Landsat TM影像共29景，2013和2017年的Landsat OLI影像10景。表1列出了这些遥感数据的相关信息。
同时，为了验证多时相Landsat影像提取的数据集，还收集了15景2015年的高分2号（GF-2）数据，该数据从中国高分辨对地观测系统海南数据与应用中心下载获取，分辨率分别为1 m和4 m的全色和多光谱数据。此外，分别于2016年12月、2017年3月和2018年1月前往海南岛对红树林湿地种类、物种分布、生长状况和环境要素进行野外调查，共获取野外调查样点386个，其中红树林湿地样点152个，其他土地利用覆盖样点234个。每个样点包括了GPS获取的经纬度坐标、植被类型及土地利用状况等信息。这些样点将用于Landsat影像提取的红树林范围和地表类型分类的验证。
数据处理
下载的Landsat影像已经过几何校正，故我们使用ENVI5.3软件对Landsat影像进行辐射定标和大气校正。利用ENVI软件中的FLAASH大气校正模块对Landsat影像进行大气校正。为了保证多时相数据分析在空间参考上的一致性，利用2017年的Landsat OLI影像的短波红外、近红外、红波段进行波段组合得到的假彩色合成影像，以该假彩色合成影像为基准，对其他6个时相的图像进行配准，配准后的图像之间的平均均方误差小于0.5个像元。同时，对GF-2影像进行正射校正、辐射定标、几何校正、多光谱与全色波段融合处理，其中采用ERDAS IMAGE 2014软件提供的删减法（Subtractive Resolution Merge）进行图像融合，并在融合之前先利用锐化滤波器对全色图像先进行锐化处理，然后以分辨率为4∶1比例对GF-2的多光谱和全色图像进行融合，生成空间分辨率为1 m的GF-2融合影像。
根据海南红树林保护区的边界对GF-2融合影像进行裁剪，利用ENVI软件提供的支持向量机分类方法对裁剪后的影像进行分类，得到红树林和其他地表覆盖类型的分类结果。然后根据海南红树林分布特点、野外调查数据和Google Earth影像，人工修正红树林提取有误差的斑块边界，得到2015年海南红树林的最终分类结果。同样利用支持向量机分类器对图像质量较好的2017年Landsat OLI影像进行分类，并利用2015年GF-2影像的分类结果和Google Earth影像对分类后结果进行人工修正，得到分类精度较高的2017年分类结果数据。然后以这期分类结果，逐期提取其他时相的红树林和其他土地利用覆盖信息，最后得到1987、1993、1998、2003、2007、2013和2017年的7期分类结果，依据这7期分类结果，生成7期红树林变化数据集。
数据质量控制和评估
在本文研究中，利用Kappa系数和混淆矩阵来评价图像分类精度。首先，利用ArcGIS 软件的生态地理采样设计工具（Biogeography Branch’s Sampling Design Tool）在8个重点红树林分布区域随机生成采样点，然后以这些采样点为中心，建立半径为9 m的圆形缓冲区。以圆形缓冲区为基础，采用ArcGIS软件建立圆形多边形的外接方形多边形。然后，参照谷歌地球影像和野外验证点修改这些多边形属性，将其分为红树林和非红树林，并在比较稀疏的区域增加适量多边形，最后利用这些多边形验证点评价红树林的提取精度。分别评价了GF-2和2017年Landsat影像分类结果。其中用于评价GF-2分类结果的验证点数量为607个，包括红树林验证点354个，非红树林研制点253个。得到GF-2分类总精度为99.0%，Kappa系数为0.98。
以GF-2分类结果为基础，采用上述方法随机生成300个红树林验证多边形，然后再以保护区除去红树林范围为基础随机生成350个非红树林验证多边形，对2017年Landsat分类结果进行评价。得到2017年Landsat影像分类总精度为98.8%，Kappa系数为0.98。
数据引用方式：廖静娟，甄佳宁 (2018). 1987-2017年海南岛红树林变化数据集. Science Data Bank. http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.677
