很多人对动态监测和动态检测两个名词有疑惑。个人理解,动态监测是一个广义的名词,泛指数据预处理、变化信息发现与提取、变化信息挖掘与应用等,以对整个流程的叙述。动态检测是一个狭义的名词,主要指部分数据预处理、变化信息发现与提取。在一定的意义和场合上讲,两个词的意思是一样的。当然很多地方把这两个词说成变化监测和变化检测。
遥感动态检测就是从不同时期的遥感数据中,定量地分析和确定地表变化的特征与过程。它涉及到变化的类型、分布状况与变化量,即需要确定变化前后的地面类型、界线及变化趋势,能提供地物的空间分布及其变化的定性和定量信息。
目前,遥感变化检测技术大多是针对两个时相的遥感影像进行操作。根据处理过程来分,遥感变化检测方法可分为三类:
一、 图像直接比较法
图像直接比较法是最为常见的方法,它是对经过配准的两个时相遥感影像中像元值直接进行运算和变换处理,找出变化的区域。目前常用的光谱数据直接比较法包括图像差值法、图像比值法、植被指数比较法、主成分分析法、光谱特征变异法、假彩色合成法、波段替换法、变化矢量分析法、波段交叉相关分析以及混合检测法等。
(1) 图像差值法
图像差值法就是将两个时相的遥感图像相减或者相除。其原理是:图像中未发生变化的地类在两个时相的遥感图像上一般具有相等或相近的灰度值,而当地类发生变化时,对应位置的灰度值将有较大差别。因此在差值图像上发生地类变化区域的灰度值会与背景值有较大差别,从而使变化信息从背景影像中显现出来。
BxT2 – BxT1或者BxT2 / BxT1
(2) 特征变化
从影像上计算如植被指数、水指数、建筑物指数、燃烧指数等特定地物的特征指数,之后对它们求差或者比值。
(3) 光谱曲线比较法
对于多光谱或者高光谱数据,可以获取一个像素或者一个地物的波谱曲线,如果两个影像上同一个地方获得的波谱曲线不一样,就说明发生了变化。通过对比两个时相的波谱曲线的变化就可以检测变化信息。常用波谱角(Spectral Angle Mapper)识别方法。
(4) 光谱特征变异法
同一地物反映在一时相影像上的信息与其反映在另外时相影像上的光谱信息是一一对应的。当将不同时相的影像进行融合时,如同一地物在两者上的信息表现不一致时,那么融合后的影像中此地物的光谱就表现得与正常地物的光谱有所差别,此时称地物发生了光谱特征变异,我们就可以根据发生变异的光谱特征确定变化信息。
(5) 假彩色合成法
由于地表的变化,相同传感器对同一地点所获取的不同时相的影像在灰度上有较大的区别。在进行变化信息的发现时,将前、后两时相的数据精确配准,再利用假彩色合成的方法,将后一时相的一个波段数据赋予红色通道,前一时相的同一波段赋予蓝色和绿色通道。利用三原色原理,形成假彩色影像。其中,地表未发生变化的区域,合成后影像灰度值接近,而土地利用发生变化的区域则呈现出红色,即判定为变化区域。
(6) 波段替换法
在RGB假彩色合成中,G和B分量用前时相的两个波段,用后一时相的一个波段影像组成R分量,在合成的RGB假彩色图像上能够很容易地发现红色区域即为变化区域 。
……
二、 分类后比较法
分类后结果比较法是将经过配准的两个时相遥感影像分别进行分类,然后比较分类结果得到变化检测信息。虽然该方法的精度依赖于分别分类时的精度和分类标准的一致性,但在实际应用中仍然非常有效,该方法的核心是基于分类基础上发现变化信息。
三、 直接分类法
结合了图像直接比较法和分类后结果比较法的思想,常见的方法有:多时相主成分分析后分类法、多时相组合后分类法等。
多时相主成分分析后分类法:当地物属性发生变化时,必将导致其在影像某几个波段上的值发生变化,所以只要找出两时相影像中对应波段值的差别并确定这些差别的范围,便可发现变化信息。在具体工作中将两时相的影像各波段组合成一个两倍于原影像波段数的新影像,并对该影像作PC变换。由于变换结果前几个分量上集中了两个影像的主要信息,而后几个分量则反映出了两影像的差别信息,因此可以试着抽取后几个分量进行波段组合来发现变化信息。
当然,检测方法远不止这些。以上变换检测方法大多只是变化信息的发现,还有一个过程是变化信息的提取,由以下方法供选择:
一、 手工数字化法
(1) 屏幕数字化
(2) 区域生长法
二、 图像自动分类
(1) 监督分类
(2) 非监督分类
(3) 面向对象的特征提取法
三、 图像分割
(1) 手工阈值分割
(2) 自动阈值分割
四、 组合法
值得我们注意的是,上述检测方法和信息提取方法不能说哪个绝对的好与坏,只能是根据不同的数据源和不同的应用需求选用适合的方法。