模型,并将该模型进行时间尺度的外推应用。内蒙古草原地处欧亚大陆的腹地,地域辽阔,草原类型丰富多样占全国草原总面积的,是我国重要的畜牧业生产基地。同时内蒙古草原横跨我国三北地区,是屹立于我国北方的道天然绿色屏障,对我国的生态环境保护和改善发挥着不可替代的作用。主要由温性草原温性荒漠低地草甸温性荒漠草原温性草甸草原温性草原化荒漠山地草甸等类草原构成,面积达,占内蒙第页共页古草原总面积的,是构成内蒙古自治区草原的主体。因此将这类草原作为我们的研究区域。和两种尺度的稳定性分析由于研究涉及空间尺度转化模型进行时间尺度外推,因此有必要对与数据相关关系在长时间尺度上的稳定性进行分析,这也是确保所得空间尺度转化模型稳定有效的基本前提。选择研究区域内年月的月最大值合成和的数据,利用软件计算研究区域内种数据在不同月份的相关性,比较相同时期相关性的波动情况,研究二者之间在研究区域内是否存在稳定的相关关系。结果见下图。第页共页研究区域内年月最大值和数据相关性分析由图可知,研究区域内和数据在年的生长季月内除年外这主要是由于年气候条件差,造成草原植被状况差,其土壤背景噪声等因素对和传感器监测时的相对影响程度也随之变大,造成了误差增加,干扰了二者对反映真实草原植被状况数据的获取,其相关关系基本都呈规律性变化,二者之间在长时间尺度上的相关关系稳定。和的空间尺度转化方法由于传感器自身的原因,传感器在定标方式空间和光谱分辨率精度上都要优于传感器,也能够更为真实地反映草原植被状况,所以研究选择由向进行尺度上推的空间尺度转化方式,建立转化模型。和两种尺度的稳定性分析五月各类型草原和数据关系比较第页共页六月各类型草原和数据关系比较七月各类型草原和数据关系比较八月各类型草原和数据关系比较九月各类型草原和数据关系比较第页共页十月各类型草原和数据关系比较由上图我们不难看出研究区域内草原植被月的与数据具有良好的线性相关关系,其相关性从月开始逐渐增强,至月达到最高,月后逐渐下降。其中月相关性最低,和月的相关性相差不大,月略高于月和月的相关性相差不大,月略高于月和月的相关性相差不大,月略高于月月的相关性显著高于月,月的相关性显著高于和月,月的相关性明显高于月。与数据线性相关性的这种变化趋势,是对研究区域内的草原植被生长状况的真实响应。月研究区域内的草原刚刚开始返青,此时草原植被的覆盖度和生物量是年中最低的时候,由于其本身的植被指数值很小,此时土壤背景噪声等因素对和传感器监测时的相对影响程度最大,由此造成的误差也随之加大,特别是数据,由于其定标参数的不确定性,导致中低值范围的变化超过,这些都大大干扰了二者对反映真实草原植被状况数据的获取,使得月的数据中夹杂了过多的噪声,所以月的与数据相关性也最差。月研究区域内的草原植被覆盖度和生物量较月有了较大的增长,相应的土壤背景噪声等因素对和传感器监测时的相对影响程度开始减弱,因此月的与数据相关性较月有了显著的提高。月研究区域内的草原植被覆盖度和生物量有了进步的显著增加,与数据的相关性继续增强。和月是研究区域内的草原植被状况年中第页共页最好的个月,因此月的与数据的相关性显著高于其他月份,与月的草原植被状况相比,月的草原植被状况要好,但由于和传感以直方图形式表达的随尺度变化的方差图。当原始图像中聚合窗中各像元具有相同的灰度值时,在分辨率下的新像元保持灰度不变,我们称该新像元为驻点,表示为显然驻点代表着平坦地表像元反之称其为边界点,表示为显然边界点代表着驻点的边缘或者坡面像元。因此,可将新图像的直方图分解为两部分为驻点直图为边界点直方图第页共页通过对驻点直方图的研究,可以得到以下结论对不同尺度下驻点变化特征的描述可由几个有明确物理意义的变量来表示度量尺度,驻点初始面积,驻点的整体分维。即驻点面积随度量尺度的变化可表示为当得知尺度下度量的驻点面积,可根据该类驻点的空间格局推知更细尺度下驻点的面积等特征。根据直方变差图可得到表明类驻点空间格局的参量整体分维,这就为进行尺度转换提供了可能。总结总体上研究区域内的在数值上具有大于的特点,且二者在生长季月内具有较高的相关性。该相关性的强弱主要受植被生长气候条件的影响,这是由于气候条件较好的情况下,草原植被的高覆盖有效降低了土壤背景在和传感器成像时造成的噪声。反之,植被生长气候条件差时会加大土壤背景在和传感器成像时的噪声,导致和数据的相关程度下降,因此在研究区域内月的和的相关程度最强,月最弱。基于和数据所建立的线性空间尺度转化模型在时间维上具有定程度的稳定性。空间尺度转化模型经过时间尺度外推应用后,其转化后的数据依然保持了对草原生物量较高的监测精度,表明该模型能够被应用于时间尺度上的外推。由于月的植被状况最好,和数据的相关性最强,因此基于月和数据所建立的空间尺度转化模型在进行时间尺度外推时,其稳定性也最优。基于统计学方法,利用分辨率和分辨率数据之间的线性相关关系,在较大尺度上建立了和数据之间的空间尺度转换模型,但由于该方法自身并未考虑分辨率数据大像元内部的空间异质性,因此,经尺度转换后的数据在原始分辨率的大像元区域内的分辨率小象元数据之间相对精度并未提升,这是本方法的主要不足之处。但在空间尺度如此之大的研究区域内,受到诸第页共页多基础数据严重不足的限制高精度土地利用图缺乏低分辨率数据空间配准误差大不同类型植被纯像元不足等,难以采用其他考虑空间异质性较好的尺度转换方法,因此采用的方法在保障总体尺度转换精度的前提下,也不失为在大尺度空间范围内不同分辨率遥感数据之间进行尺度转换分析比较的条切实可行的科学方法。参考文献李新,黄春林,车涛,等中国路面数据同化系统研究的迚展与前瞻自然科学迚展,王开存,刘晶淼,周秀骥,等利用卫星资料反演中国地区晴空地表短波反照率及其特征分析大气科学鲍平勇,张友静,贡璐,等由遥感数据获取的地表反照率归化问题探讨河海大学学报自然科学报张万昌,钟山,胡少英黑河流域叶面积指数空间尺度转换生态学报第页共页王培娟,谢东辉,张佳华,等基于过程模型的长白山自然保护区森林植被净第性生产力空间尺度转换方法生态学报黄家洁,万幼川,刘良明的特性及其应用地理空间信息,严建武,李春娥,袁雷,等数据在草地资源监测中的应用迚展综述草业科学张连义,王刚,宝路如,等锡林郭勒盟草地植被指数和估产牧草产量季节变化特征草业科学徐斌,陶伟国,杨秀春,等我国退牧还草工程重点县草原植被长势遥感监测草业学报第页共页第页共页尺度转换对的影响研究摘要如何用种向上的尺度转换方法使得幅高分辨率的遥感图像经向上尺度转换后可以生成幅低分辨率的遥感图像,并且使这幅新生成的图像所描述的地物空间关系空间格局及破碎程度等信息与实际情况下该尺度下的信息保持致,损失的信息量最少。如何找到这样种尺度转换的方法是尺度问题中的核心部分,也是遥感中最终要解决的问题。本文方面结合景观生态学中有关空间分析和尺度转换的方法及最近提出的基于直方变差图的尺度转换方法,对这些方法加以对比并分析了它们各自的优缺点另方面在直方变差图的基础上结合分形理论引入了尺度转折点这概念。通过各个尺度转折点可以确定各个尺度域。本文将结合以前学者们对于内蒙古草原的的处理数据来迚行阐述尺度转换对的影响研究。关键词遥感尺度转换引言尺度研究的根本目的在于通过适宜的空间和时间尺度来揭示和把握复杂事物规律。为此,科学有效的尺度选择和尺度转换方法不可或缺。由于我们面对的自然界和人类社会所具有的多样性空间异质性和非线性特征,对它们的研究往往要在多级尺度上进行并对不同尺度间信息转换。在景观生态研究中人们提出了许多表述缀块及缀块间空间关系的统计参数,描述尺度和进行尺度转换的方法,而且研究也较定量遥感中的尺度转换成熟。它们的表述思想和关于尺度的研究方法可供地理学家借鉴。但是,由于它们的提出有较深刻的生态学背景如种群群落能量流动的廊道等,难以方便地直接用于定量遥感研究。由于地球系统空间异质性的存在,限制了我们在不同尺度上不同传感器遥感数据之间的尺度转换。张颢等提出的直方变差图法已经初步表明在空间分析及多尺度信息融合方面有比较好的应用并显示出很好的前景。本研究在直方变差图的基础上结合分形理论引入了尺第页共页度转折点这概念,提出了基于尺度转折点的尺度转换方法的想法,并结合实际图像进行了理论验证。研究方法及研究区域的概述研究方法尺度尺度在地学生态气象遥感等不同领域有着不同的定义。从遥感的角度分析,尺度包括空间分辨率时间分辨率及光谱分辨率。造成遥感问题复杂化的重要原因之就是地面测量数据不同遥感测量方式获取的数据和应用需要的数据在尺度上的不致。如何在不同尺度的数据间相互转换是尺度问题研究的核心之。尺度转换尺度转换是指将尺度上所获得的信息和知识扩展到其他尺度上的过程。目前进行尺度转换的方法很多,按照其转换基础划分为基于像元的尺度转换和基于对象的尺度转换。基于像元的尺度转换像元包括遥感数据的空间分辨率时间分辨率光谱分辨率等信息,早期的遥感数据尺度转换工作多是围绕像元展开。基于像元的尺度转换方法可粗略地分为统计方式融合转换以及分类转换。基于对象的尺度转换以像元为基本单位的尺度转换方法简单易行,然而它只考虑了地物的光谱信息,无法兼顾地物的空间结构形态特征,难以解决同谱异物和同物异谱问题,致使难以得到稳定的转换效果。而地物类别的空间结构形态是根据类别的属性差异呈聚集状分布,因此遥感影像中的地物类别特性不仅表现在单纯的光谱信息上,还表现在形状纹理等特征上。近年来,随着对尺度转换的深入研究,不少学者提出用对象代替像元进行尺度转换。等将对象定义为在影像上的可分解的实体,可由高分辨率像元集聚产生,具有重复性稳定性。每个对象有代表其本质的尺寸形状,与真实世界有着地理联系。基于对象的尺度转换是以对象为基本单元,在高空间分辨率影像第页共页上利用影像多尺度分割技术,构建不同尺度的影像信息等级结构,实现遥感影像信息在不同尺度层之间的传递。小尺度层上的影像描述地物细节的空间结构特征,而大尺度层上的影像表示地物抽象或宏观的空间结构特征。尺度转换的关键在于如何合理地确定对象的分割大小。对象的分割大小由影像空间结构特征所决定。地物的空间结构特征在遥感影像上表