基于MonteCarlo模拟的地物适宜尺度提取分析.pdfVIP

第17卷 第7 期 Vol. 17, No.7 2015 年7 月 Jul., 2015 基于Monte Carlo 模拟的地物适宜尺度提取分析 1,2 1,3* 祝俊祥 ，王卷乐 (1. 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京 100101； 2. 中国科学院大学，北京 100049；3. 江苏省地理信息资源开发与协同创新中心，南京210023) 摘要：半方差函数可探测空间过程的影响范围，常用于分析遥感信息提取的适宜尺度，然而在进行大样本数据处理 时，会受到计算机运算、存储等方面性能的制约。传统的做法往往直接采用随机抽样来减少数据量，其虽然降低了 分析过程对计算机性能的要求，但同时也会降低分析结果的精度。因此，本文提出一种Monte Carlo 模拟影像空间 结构估算方法，其以小的样本量对大样本进行大量随机重复采样，在降低单次模拟数据量、运算量的同时，以充分 的模拟量保证分析结果的精度。在此基础上，为了减少模拟所需时间，本研究引入并行计算，采用多核单计算机平 台，进行多种地物适宜尺度提取分析的并行处理。实验与分析表明，该方法能较好地估算目标区域常见地物的适 宜表达尺度（估计误差较小）。 关键词：Monte Carlo 模拟；半方差分析；适宜尺度；格网 DOI:10.3724/SP.J. 1047.2015.00798 [6-7] 1 引言 从影像中选择了600 个点 。这种处理方式能降低 对计算机性能的要求，但其以一次随机抽样的模拟 半方差函数（也称半变异函数）作为克里金插 结果来代表总体，难免会出现以偏概全的情况。 值的前处理，是一种非常重要的分析方法。目前， 针对该问题，借鉴Monte Carlo 模拟思想，本文 半方差分析不仅在地质采矿领域应用广泛，而且在 通过对大影像以小样本大量随机重复采样，分别计 遥感调查、生态评价、经济分析、土壤监测等领域已 算、模拟各次抽样的半方差函数，绘制所有模拟结 [1-4] 果的概率分布曲线，并用统计分析的方法来获取地 得到运用和发展 。 在诸多应用领域（如地质、生态、土壤等）中受 物的适宜尺度。 3 [5] 多方条件限制，样本量一般保持在10 以内 ，然而 在遥感应用领域，影像中一个像元就是一个数据， 2 试验区和数据 6 影像数据量可达到10 量级甚至更大。庞大的数据 量对计算机的计算、存储性能和数据处理算法，提 （1）研究区位于陕西省延安市安塞县沿河湾镇 出了较其他领域更高的要求。尤其近年来，更多高 （109°2016~109°2513E ，36°4337~36°4638N），面 2 空间分辨率数据的出现、发展，使得遥感影像数据 积约41.32 km 。研究区内的地物类型主要有森林、 量呈几何增长态势，致使这一矛盾更加突出。 草地、水