一、分析
土地利用每年都在发生变化,在统计一些大区域的土地利用情况时,我们可以使用遥感数据来进行粗略的估计。根据以下要求,研究2010年到2015年土地利用的变化情况。
二、数据分析
1. lt51190382010144bjc00文件夹:2010年的影像数据存放在此文件夹中。
2. class2015.tif:2015年的土地利用结果数据。
3. 训练样本2010.shp:对2010年影像执行最大似然分类法所使用的训练样本数据。
4. 点位置.txt:GPS采集的点生成的表格。
三、题目
1. 对遥感影像进行预处理:波段合成,去除黑边,并提取出与2015年土地利用数据(class2015.tif)相同的影像区域。(15分)
2. 使用最大似然法监督分类对影像分类,分为5种地物类别:林地,耕地,裸地,建筑物等不透水面,水(请使用提供的矢量数据“训练样本2010”作为训练样本)。(15分)
3. 对分类后的结果的边界进行一定的平滑处理,并消除如下图所示像元个数小于5个像元的独立区域,用周围的像元值来代替。(15分)
4. 使用GPS采集了一些点并生成了表格(点位置.txt),需要知道这些点对应于class2015.tif数据中的地物类别。(10分)
5. 提取出2010年是林地/耕地,并且2015年变为建筑用地的区域。(10分)
6. 计算2010年到2015年土地利用转移矩阵。(15分)
7. 在地图上展现出2010年到2015年用地类型是如何变化的,制图并保存为jpg格式。(20)
四、解题步骤
1. 遥感影像的预处理
1.1 波段合成
将7个波段影像数据加载至地图文档中如下图所示。
打开【ArcToolbox】工具|【数据管理工具】|【栅格】|【波段合成】,将7个波段数据输入,操作如下图所示。
点击确定后,波段合成结果如下图所示。
1.2 去除黑边
在合成影像图层【右键】|【属性】|【符号系统】,将背景值RGB值为(0,0,0)的数据设置为【NoData】,操作如下图所示。
点击确定后,影像黑边去除结果如下图所示。
1.3 按掩膜提取
加载2015年影像分类数据如下图所示。
打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【提取分析】|【按掩膜提取】,2015年分类数据作为要素掩膜数据,操作如下图所示。
点击确定后,按掩膜提取结果如下图所示。
2.最大似然法影像分类
2.1 创建特征文件(注意,此步骤操作时要保证环境设置中的处理范围与训练样本一致,否则会导致下步中分类数不正确)
打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst 工具】|【多元分析】|【创建特征文件】,用训练样本数据输出特征文件。
2.2 影像分类
打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst 工具】|【多元分析】|【最大似然法分析】,输入刚刚创建好的特征文件,操作如下图所示。
点击确定后,最大似然法分类结果如下图所示。
3. 平滑处理
3.1 边界清理
打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【栅格综合】|【边界清理】,此步目的为清理区域间不规整的边缘,操作如下图所示。
点击确定后,边界清理结果如下图所示。
3.2 众数滤波
打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【栅格综合】|【众数滤波】,由于题目中要求消除像元个数小于5个像元的独立区域,因此需要采用八邻域的方法,相邻要素数选择【EIGHT】,操作如下图所示。
点击确定后,平滑结果如下图所示。
4. GPS点数据
4.1 XY坐标显示
加载GPS点数据后,右键点击点位置表,点击【显示XY数据】,操作如下图所示(注意:显示XY数据时不能为其添加投影坐标系,只能添加地理坐标系)
点击确定后,点位置显示结果如下图所示。
由于数据缺少字段OBJECTID,因此需要将数据导出后再重新添加到图层当中,右键点击显示XY结果,点击【数据】|【导出数据】,操作如下图所示。
点击确定后,将新数据添加到图层,属性表中存在OBJECTID。
4.2 值提取到点
打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【提取分析】|【值提取至点】,操作如下图所示。
点击确定后,右键打开新生成的提取结果的属性表,结果如下图所示。
可以看出只有点所在的栅格对应的栅格值,不能直观表示出点所在位置的用地类型,因此需要进行属性的连接。
4.3 属性值连接
右键点击值提取至点的数据图层,点击【连接和关联】|【连接】,将栅格值对应的用地类型连接至提取结果,操作如下图所示。
点击确定后,再次查看属性表,可以直观地看到每个点对应的用地类型,如下图所示。
5. 提取土地变化栅格
5.1. 2010年耕地/林地栅格提取
打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【重分类】|【重分类】,将其他类型的土地类型的设置为【NoData】,操作如下图所示。
点击确定后,操作如下图所示。
5.2 2015年建筑用地栅格提取
打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【重分类】|【重分类】,将其他类型的土地类型的设置为【NoData】,操作如下图所示。
点击确定后,操作如下图所示。
5.3 土地变化栅格计算
打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【地图代数】|【栅格计算器】,将两年的栅格数据进行“且”运算,操作如下图所示。
点击确定后, 2010年是林地/耕地,并且2015年变为建筑用地的区域如下图所示。
6. 土地利用转移矩阵
6.1 两年土地利用类型栅格值统一
由于2010年数据与2015年数据的土地利用类型对应的栅格值不同,因此首先需要对2010年数据进行重分类,打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【重分类】|【重分类】,操作如下图所示。
点击确定后,重分类结果如下图所示。
6.2 土地利用变化矩阵计算
打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【地图代数】|【栅格计算器】,将2010年的栅格值乘10与2015年的栅格值作和,操作如下图所示。
点击确定后,栅格值叠加结果如下图所示。
应用重分类工具,将未发生变化的栅格值设置为【NoData】(栅格值为11、22、33、44、55为栅格值没有发生变化,为土地利用类型没有改变的区域),打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【重分类】|【重分类】,操作如下图所示。
点击确定后,再在属性表中添加变化方向字段,如下图所示。
7. 土地利用变化矩阵计算
将试图切换至布局试图,为地图添加图例、比例尺、标题等内容,制图结果如下图所示。
以上就是第七届全国大学生GIS应用技能大赛上午A试题的参考答案,欢迎大家批评指正!!
也希望大家能督促我继续更新下去!有相关问题欢迎大家私信我。
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