遥感变化检测大多是针对两个时相的遥感影像进行分析。通过对比两个时相的填海区域遥感影像，可以分析填海施工变化以及已填区域建设变化等情况。根据处理过程来分，遥感变化检测方法可分为三类：

1）图像直接比较法

图像直接比较法是最为常见的方法，它是对经过配准的两个时相遥感影像中像元值直接进行运算和变换处理，找出变化的区域。目前常用的光谱数据直接比较法包括图像差值法、图像比值法、植被指数比较法、主成分分析法、光谱特征变异法、假彩色合成法、波段替换法、变化矢量分析法、波段交叉相关分析以及混合检测法等。

2）分类后比较法

分类后结果比较法是将经过配准的两个时相遥感影像分别进行分类，然后比较分类结果得到变化检测信息。虽然该方法的精度依赖于分别分类时的精度和分类标准的一致性，但在实际应用中仍然非常有效。

3）直接分类法

结合了图像直接比较法和分类后结果比较法的思想，常见的方法有：多时相主成分分析后分类法、多时相组合后分类法等。

1、ENVI遥感影像变化检测介绍

ENVI软件集成了部分变化检测方法，包括图像直接比较法、分类后比较法、PCA变换、Two-Color Multiview、MNF变换法、ICA变换法、波谱角检测方法等。主要包括4个工具，分别是直接比较法（Change Detection Difference Map）、分类后比较法（Change Detection Statistics）、直接比较法流程化工具（Image Change Workflow）和分类后比较法流程化工具（Thematic Change Workflow）。

1）Change Detection Difference

使用图像直接比较法对两时相影像做差值或者比值运算，对差值或者比值结果划分为若干类。整合了一些预处理功能，如数据值归一化和单位的统一。

2）Change Detection Statistics

使用分类后比较法比较两时相影像分类结果，获得变化类型、面积、百分比等变化矩阵信息，同时可得到一个多波段的变化图像，每个波段表示一种土地类型的变化情况。

3）Image Change Workflow

包括很多的变化监测方法和预处理功能。主要有波段差值、特征差值、波谱角、PCA /MNF/ICA。

4）Thematic Change Workflow

使用分类后比较法比较两时相影像分类结果，获得变化类型、面积、百分比等变化矩阵信息，同时可得到一个单波段的变化分类图像和变化矢量结果。

                                                                           图1 ENVI变化监测流程工具

2、遥感影像批量变化检测

 本研究使用ENVI提供的直接比较法变化检测方法进行填海范围遥感影像批量变化检测分析。

                                                                         表1 遥感影像变化检测调用的ENVI函数或接口

                                                                         图2 遥感影像批量变化检测工具

3、填海区域遥感变化检测结果

采用上述“遥感影像批量变化检测工具”对研究区域选取的9期遥感影像按照时间相邻两两进行变化检测，并将变化矢量范围与批复填海范围、海岸线和变化后期的遥感影像叠加出图。本文选取其中的5期检测结果进行分析。

                                                                         图3 2011年12月-2012年11月填海变化分析图

从2011年12月到2012年11月，该项目填海尚未开展，但岛体在2011年12月时植被完整，到2012年11月时已进行大面积开挖和平整。

                                                                         图4 2013年11月-2014年10月填海变化分析图

从2013年11月到2014年10月，该项目在岛体南面和北面进行了更大面积的填海施工，由于岛体北侧填海采用的围堰施工方式，填海过程中悬浮泥沙较多，因此变化检测结果出现了较大错误，将围堰内侧以及周边悬浮泥沙较多的区域都识别为新增填海。另外，2014年10月影像上岛体西南侧出现了施工临时住房。

                                                                         图5 2015年10月-2016年11月填海变化分析图

从2015年10月到2016年11月，岛体南侧围堰区域填海已完成，岛体以及北侧已填区域已大范围施工建设，包括修建道路、厂房、安装码头吊机等。

                                                                         图6 2017年3月-2018年10月填海变化分析图

从2017年3月到2018年10月，北侧岛体填海西北角增加了连岛公路，岛体南侧和北侧部分超批复范围填海进行了挖除，岛体和北侧已填区域施工变化明显，增加了两座厂房，另外也增加了部分植被绿化。

                                                                         图7 2018年10月-2019年6月填海变化分析图

从2018年10月岛2019年6月，影像无明显变化，仅有部分区域植被有新增和恢复。

从上述填海变化分析图可知，采用ENVI直接比较法进行变化检测可以较大程度上反映相邻两期遥感影像的变化，但这些变化需要人工进行标识，具体包括新增填海、新增开发（岛体及已填区域开发及建设）、新增植被、施工船只和填海开挖等，但受影像质量及周边环境影响，部分检测结果存在误判。

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