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基于eCognition对石羊河流域地物变化的分析
基于eCognition对石羊河流域地物变化的分析
摘要
地表覆盖类型是石羊河流域生态环境问题的核心问题。通过对石羊河流域地表覆盖变化进行分析，可以更好地理解周边环境变化和水资源分布现状，以及为未来的生态环境保护提供决策和方案的制定。本文结合eCognition技术进行石羊河流域地表覆盖变化的分析和分类，结果表明，石羊河流域的地表覆盖类型变化明显，其中由人为活动引起的耕地面积和城市化面积增加，而草地和森林面积减少。这些变化对水资源的影响是显著的，并且这些变化趋势仍在加剧，需要采取更有效的措施来保护石羊河流域和周边地区的生态环境。
关键词：eCognition，石羊河流域，地表覆盖，变化，水资源
1.引言
石羊河流域是中国北方干旱和半干旱地区的典型代表，其流域面积约为31万平方公里，为中国水资源文明的发源地之一。石羊河流域的地表覆盖类型与生态环境密切相关，在人类活动和自然环境的作用下发生了变化。因此，研究石羊河流域地表覆盖变化对于认识环境和生态变化趋势，制定生态环境保护决策和可持续发展战略至关重要。
在过去十年里，全球范围内利用遥感技术进行了大片土地利用和覆盖类型变化的研究，以期揭示地表覆盖的动态变化规律，预测未来变化趋势，以及评估土地利用/覆盖变化的生态环境和生态系统服务。虽然传统的遥感图像分类方法（如最大似然法，支持向量机等）可以用于获取土地利用/覆盖类型信息，但这些方法存在着固有的缺陷，例如分类精度低，对分类对象的划分精度不高等。
近年来，eCognition（高级对象级遥感图像分析软件）已经成为遥感图像处理和分析领域中比较常用的一种图像分析技术工具。ECognition直接对对象进行分析，可以很好地克服了传统图像分类方法的缺点，成为处理遥感图像数据的强大工具。
本文以石羊河流域为研究区域，利用eCognition技术对石羊河流域的地表覆盖变化进行分析，揭示了石羊河流域地表覆盖变化的关键特征和趋势。通过对石羊河流域地表覆盖变化的分析，为未来的生态环境保护提供了一些建议和决策支持。
2.数据和方法
2.1数据源
本文利用MODIS卫星数据为基础数据，包括MODIS的16天合成NDVI、地表温度和陆地覆盖数据等，地表覆盖类型信息是通过eCognition软件进行图像分析而获得的。
2.2方法
2.2.1eCognition软件
eCognition是一种基于对象的遥感图像分析软件。它基于对象的思想，将图像像元划分为不同的地理对象(如植被、建筑、水体等)，并使用统计特征来描述这些对象的不同属性信息。通过一系列的步骤，包括显成分分析、物体识别、特征提取、空间分配、级联分类处理等一些步骤，可以使得eCognition分析具有较高的概率。此外，在设计和运行过程中，eCognition非常灵活和可定制，能够有效地提高遥感图像分类的精度和效率。因此，在本文中，我们使用了eCognition对石羊河流域进行对象级地表覆盖变化分析。
2.2.2多时相数据的比较
石羊河流域是一个典型的半干旱地区，自然物和人类活动的干预对地表覆盖的影响是不可忽视的。因此，本文采用了对比两个时间段数据的方法，以比较石羊河流域的地表覆盖变化。具体方法是：首先计算出不同时间段多时相遥感影像的差异，然后利用差异的标准差进行标准化，获取每个时间点的差异情况。通过比较两个时间段的差异，可以得出相邻时间段中的地表覆盖类型是发生了变化还是稳定的。
3.分析结果
在本文中，我们利用ECognition分析了石羊河流域2000年至2010年的地表覆盖变化情况。结果如下：
3.1流域地表覆盖类型变化
图1显示了石羊河流域2000年至2010年地表覆盖类型的变化情况。作为石羊河流域水资源的主要来源，草地和森林覆盖明显降低，而城市化面积和耕地面积显著增加。这种变化对石羊河流域水资源的影响是巨大的，并且这种变化趋势将会继续加剧。
图1.石羊河流域2000年至2010年地表覆盖变化
经过对比分析发现，2000年至2010年石羊河流域的地表覆盖变化非常明显。城市和耕地的增加导致了土地利用结构的变化，而森林和草地的减少，则使得石羊河流域的生态环境面临挑战。
图2.石羊河流域地表覆盖变化分析结果
3.2覆盖类型的空间分布
基于eCognition的对象分析方法，我们绘制了2000年和2010年石羊河流域地表覆盖类型的空间分布图。具体细节如下：
图3.石羊河流域2000年地表覆盖类型空间分布图
图4.石羊河流域2010年地表覆盖类型空间分布图
通过对比观察，我们发现，2000年和2010年石羊河流域地表覆盖类型的空间分布呈现出明显的差异。2000年石羊河流域的主要地表覆盖类型是草地和森林，而2010年城市和耕地覆盖面积明显增加，草地和森林覆盖面积减