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地形图中的植被、土质要素和水系、居民点、交通、管线、地貌组合在一起,构成了覆盖整个地表的地理信息,也就是地表覆盖。地表覆盖(Land Cover)是指地球表面的各种物质类型及其自然属性特征的综合体。地表覆盖遥感数据是各个国家、机构应对全球地表变化的重要数据基础。
本文围绕世界上首套高分辨率全球地表覆盖遥感数据(GlobeLand30-2010期)产品进行空间均匀抽样与精度验证,并结合其他抽样及验证方法,进行对比讨论。通过对比实验来验证本文抽样及验证方法的适用性与稳定性,并进一步对影响地表覆盖产品精度的因素做出分析。本文的工作内容主要包括:
(1)本文从地表覆盖遥感影像产品制图和大数据(Big Data)的研究背景出发,对已有的高分辨率地表覆盖遥感数据产品的构成形式以及验证方法进行综述。并分析了影响高分辨率地表覆盖遥感数据产品精度的主要因素。
(2)对现有的全球地表覆盖遥感数据产品的抽样方法进行介绍。如何设计合理的抽样样本量;如何在验证区域内选择有代表性的样本,并确保验证结果的准确性与客观性;如何进行样本的空间布设,使得抽样结果更具稳定性,都是地表覆盖遥感数据产品验证的重要环节。
(3)空间抽样与精度验证的基本原则是抽样设计理论的基础。本文在基于地表覆盖遥感数据产品空间抽样方法的整体思路上,建立更加稳定的基于地表覆盖地物要素的1°×1°网格空间均匀抽样方法。根据可接受质量限样本量计算公式计算本文的抽样样本量,然后按网格进行空间均匀布样,使其具有一定的空间代表性。再根据样本情况设计了4级可信度样本判定法则,并对判定的结果进行精度分析,从而形成了一整套完整的抽样与验证方案。
(4)通过对我国首套30米分辨率地表覆盖遥感数据产品的典型区域进行空间抽样与响应分析,对提出的1°×1°网格空间均匀抽样与精度验证方法进行实验分析,评价该方法的稳健性。通过对实验区域进行样本量计算、分层随机抽样、空间均匀布样、样本点验证和精度计算,来全面评估本文提出的基于空间均匀抽样的验证方法的可行性和适用性。在世界屋脊区域内,共划分了475个布样网格,样本量为7120,按面积分配比在每一个网格内进行样本点分配以及空间均匀布设。经过实验,共有6867个有效样本,占抽样总样本的95.24%,总体精度为83.14%,kappa系数为0.81,整体精度处于所有地物类别的平均精度之间,说明世界屋脊地理区域内的GlobeLand30-2010期地表覆盖数据和真实数据之间的一致性较好。
(5)对基于高分辨率全球地表覆盖产品(Globeland30-2010期产品)的典型区域-世界屋脊进行实验,对其它抽样方案(基于景观指数)与本文抽样方法进行对比分析,评价不同抽样与验证方法的精度差异,以及抽样方法的优劣性。并针对抽样样本的精度结果,从生态分布、气候条件、参考数据等方面评价高分辨率地表覆盖产品的精度。
(6)最后,对本文工作内容进行了总结、展望。
本文围绕世界上首套高分辨率全球地表覆盖遥感数据(GlobeLand30-2010期)产品进行空间均匀抽样与精度验证,并结合其他抽样及验证方法,进行对比讨论。通过对比实验来验证本文抽样及验证方法的适用性与稳定性,并进一步对影响地表覆盖产品精度的因素做出分析。本文的工作内容主要包括:
(1)本文从地表覆盖遥感影像产品制图和大数据(Big Data)的研究背景出发,对已有的高分辨率地表覆盖遥感数据产品的构成形式以及验证方法进行综述。并分析了影响高分辨率地表覆盖遥感数据产品精度的主要因素。
(2)对现有的全球地表覆盖遥感数据产品的抽样方法进行介绍。如何设计合理的抽样样本量;如何在验证区域内选择有代表性的样本,并确保验证结果的准确性与客观性;如何进行样本的空间布设,使得抽样结果更具稳定性,都是地表覆盖遥感数据产品验证的重要环节。
(3)空间抽样与精度验证的基本原则是抽样设计理论的基础。本文在基于地表覆盖遥感数据产品空间抽样方法的整体思路上,建立更加稳定的基于地表覆盖地物要素的1°×1°网格空间均匀抽样方法。根据可接受质量限样本量计算公式计算本文的抽样样本量,然后按网格进行空间均匀布样,使其具有一定的空间代表性。再根据样本情况设计了4级可信度样本判定法则,并对判定的结果进行精度分析,从而形成了一整套完整的抽样与验证方案。
(4)通过对我国首套30米分辨率地表覆盖遥感数据产品的典型区域进行空间抽样与响应分析,对提出的1°×1°网格空间均匀抽样与精度验证方法进行实验分析,评价该方法的稳健性。通过对实验区域进行样本量计算、分层随机抽样、空间均匀布样、样本点验证和精度计算,来全面评估本文提出的基于空间均匀抽样的验证方法的可行性和适用性。在世界屋脊区域内,共划分了475个布样网格,样本量为7120,按面积分配比在每一个网格内进行样本点分配以及空间均匀布设。经过实验,共有6867个有效样本,占抽样总样本的95.24%,总体精度为83.14%,kappa系数为0.81,整体精度处于所有地物类别的平均精度之间,说明世界屋脊地理区域内的GlobeLand30-2010期地表覆盖数据和真实数据之间的一致性较好。
(5)对基于高分辨率全球地表覆盖产品(Globeland30-2010期产品)的典型区域-世界屋脊进行实验,对其它抽样方案(基于景观指数)与本文抽样方法进行对比分析,评价不同抽样与验证方法的精度差异,以及抽样方法的优劣性。并针对抽样样本的精度结果,从生态分布、气候条件、参考数据等方面评价高分辨率地表覆盖产品的精度。
(6)最后,对本文工作内容进行了总结、展望。