城市水体信息光学遥感提取方法研究进展报告

准确、快速地提取城市水体信息,是对城市水体时空分布状况进行调查、水污染监测、水环境保护和水环境科学开发利用的基础.该文依据近年来城市水体信息遥感提取的国内外研究成果,综述了水体信息遥感提取方法的研究进展,综合评价了常用的城市水体信息提取方法的特点;揭示了基于遥感手段提取城市水体信息的最优阈值设定、方法普适性、城市水体遥感提取空间分辨率问题等关键难点和挑战,阐明和展望了未来研究方向及关键科学问题.     

多源遥感数据在植被覆盖区的水体信息提取

针对单一遥感影像难以准确提取南方植被覆盖区水体信息的问题,提出了先对光学影像进行混合像元分解,消除植被干扰,增强水体信息,再联合雷达影像的多源遥感数据提取方法。以地物类型丰富,水体发育的湖南衡阳地区为研究对象,选择Landsat8光学影像和PALSAR雷达影像为主要数据源,先利用混合像元分解模型从Landsat8光学影像提取出植被信息,对水体光谱进行重建,再综合去除植被的Landsat8影像的光谱信息和PALSAR影像的纹理信息进行面向对象的多源遥感水体信息提取,并与单源影像的水体信息提取结果进行对比。结果表明,该方法进行水体信息提取的精度更高,尤其在水陆过渡带,能够较好地去除植被干扰,提取被覆盖的水体信息,在南方植被覆盖区水体信息定量提取上具有很好的效果和潜力。     

基于GF-1卫星遥感影像提取水体的方法比较

选用GF-1卫星遥感影像为主要数据,以南水北调京石段主要水源地之一岗南水库为研究区域,依据GF-1卫星影像各个波段地物的光谱特征信息,采用单波段阈值法、谱间关系法、水体指数法提取水体信息。同时提出一种基于主成分分析的综合方法提取研究区域水体信息。对4种水体提取方法进行比较分析,实验证明主成分分析综合方法可以提取完整准确的水体边界,并且抑制了95%以上的非水体信息,明显改善了水体信息提取精度。     

基于ETM影像的水体信息自动提取与分类研究

在综合分析各种水体信息提取方法的基础上,以烟台市为例,利用ETM遥感影像数据,通过光谱特征分析和NDVI识别水体信息,并在各种专业软件的支持下,将水体与其它地物类型区分开来,实现水体信息的自动提取,最后利用形状指数、面积以及其它特征对水体进行分类,并对分类结果做出精度评价.     

云南泸沽湖水体信息提取方法研究

运用Landsat 8卫星OLI多光谱影像数据,以云南泸沽湖为研究区域,分别运用归一化差异水体指数法、增强型水体指数法、缨帽变换以及面向对象图像分类进行泸沽湖水体信息提取的研究与比较.研究结果表明针对Landsat 8遥感影像波段的特殊性,采用面向对象图像分类提取出的水体信息效果最好,该方法相比传统水体信息提取具有显著的优势.     

中巴资源一号卫星水体信息提取方法研究

选取中巴资源一号卫星(CBERS-1)CCD数据南京幅典型地区作为研究区,其范围为1 262×1 295像元区域.通过分析不同水体在不同波段的光谱特征,及山区阴影对水体提取的影响,提出了一种新的水体遥感信息提取方法一迭代混合分析方法,适合于亮度值偏低的中巴资源一号卫星数据.利用该方法进行了水体信息提取实验,实验效果良好.因此,通过水体信息提取,中巴资源一号卫星数据可为洪涝灾害评估预测提供基础数据.     

基于Landsat遥感影像的鄱阳湖水体信息提取与分析

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖,具有非常重要的生态和经济价值.遥感技术的快速应用发展,使利用卫星遥感影像对鄱阳湖进行动态检测成为一种有效的途径.由于鄱阳湖季节变化特征明显,首先对鄱阳湖2018年1月枯水期和2016年7月丰水期Landsat影像分别采用归一化水体指数法、改进归一化水体植被指数法、自动水体提取指数法和谱间关系法对其进行水体信息提取.再根据该月份高精度最大似然法分类结果进行精度评定.可以得出枯水期采用MNDWI,丰水期采用AWEIsh水体提取方法效果最优.通过获取的2009—2018近10年鄱阳湖遥感影像数据,分别在枯水期采用MNDWI水体方法,丰水期采用AWEIsh水体提取方法,得出各月水体范围,然后对鄱阳湖面积进行年际及季节性的时序分析.实验结果表明:1)鄱阳湖是季节性变化很大并且存在明显规律性的湖泊,一年之中的最大面积约最小面积的2倍;2)2009—2018年的10年间鄱阳湖面积的最大值、最小值和平均值年际变化趋势一致,在枯水期鄱阳湖面积年际变化较小,在丰水期鄱阳湖面积年际变化较大,鄱阳湖水域面积并没有明显增大或减小的趋势.     

柴北缘成矿带矿化蚀变信息提取的方法研究

目的通过地物光谱测试及图像波谱分析,总结一套ETM卫星图像矿化蚀变信息提取的方法。方法根据野外波谱测试数据,建立蚀变矿物波谱数据库,并按ETM数据的波段对波谱库进行相应的重采样,使得重采样后的光谱分辨率与ETM的光谱分辨率相匹配,以选择矿化蚀变信息提取的最优波段组合;根据矿化蚀变信息提取的最优波段组合,分别采用比值(组合比值)、主成分分析(多重主成分分析)和光谱角填图等方法提取铁化、泥化和硅化信息,并对所提取的各类矿化蚀变信息进行可靠性评估。结果经野外实地验证和已知资料对比分析,预测的成矿远景区均具一定找矿前景。结论利用遥感技术手段,结合区域地质资料分析,在西部植被覆盖较少地区进行成矿远景预测是可行的。     

环境一号卫星影像中水体信息提取方法研究

从卫星遥感影像中快速、准确地提取水体信息已经成为水资源调查、水资源宏观监测、城市绿化度调查及湿地保护的重要手段。针对HJ—1A/B(中国环境一号卫星)影像与Landsat ETM(美国陆地探测卫星)影像的相似性,利用水体特有的光谱特性,采用多种水体提取方法对HJ—1A/B影像中水体信息进行了快速提取,并比较了两种影像水体提取结果。总结了在环境一号卫星影像中进行水体提取的精度影响因子。分析了传感器、分辨率、水体提取模型对水体提取的影响。     

一种新的湿地信息遥感提取方法研究

针对多光谱影像水体信息提取,结合湿地遥感自身特点,提出了一种基于湿度分量与水体光谱特征的湿地信息提取方法.与传统单波段阈值法、谱间关系法等水体提取方法相比较,此算法不仅适合于开敞水体的提取,还将滩涂、芦苇沼泽地等湿地信息同时提取出来,然后利用建立的湿地分类决策树模型,实现了研究区湿地信息分类提取.     

基于MODIS数据的水体超分辨率制图——以丹江口水库为例

遥感数据是提取水体信息的常用数据,实际应用中,中、高分辨率空间数据能够以较高精度提取水体信息,但由于时间分辨率较低,难以有效监测水体的动态变化过程.以MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)为代表的低空间分辨率遥感数据时间分辨率高,在全球大范围快速提取水体及水体动态变化监测中具有重要意义,但是受其空间分辨率较低的限制,提取的水体信息精度不高.针对该问题,该文提出了一种针对MODIS数据的水体超分辨率制图方法.该方法首先利用MODIS数据MOD09Q1产品的1、2波段,通过线性混合像元分解,得到水体丰度图;然后利用MODIS数据MOD09A1产品的2、4波段,计算得到水体归一化指数,对水体丰度图进行后处理以减少混合像元分解误差;最后以修正后的水体丰度图为输入,建立超分辨率制图模型,从而得到最终的高空间分辨率水体分布图.将上述方法应用于丹江口水库,并与利用Landsat-8/OLI数据提取的水体分布图进行对比,结果表明,相对于传统像元尺度的水体制图结果而言,通过超分辨率制图得到的水体制图结果精度更高,不仅能够更好的保留水体空间分布特征,提取的水体面积也更加准确.基于MODIS数据利用超分辨率制图方法对丹江口水库进行水体提取,完成了2014年12个月丹江口水体面积变化图.超分辨率制图可以获得具有Landsat空间分辨率和MODIS时间分辨率的水体制图结果,实现对丹江口水库的高时空分辨率的水域变化监测.     

基于Landsat遥感影像的黑河干流中游湿地信息提取

基于Landsat卫星遥感影像,将一种新的水体自动提取指数(AWEI_nsh/AWEI_sh)运用于湿地信息提取,并通过箱型图统计方法自动获取了12种相关变量的阈值范围.结果表明:利用该水体自动提取指数和归一化植被指数,结合数字高程模型建立决策树模型,可对研究区内的湿地信息进行有效提取,且2000,2014年的遥感影像湿地信息提取精度分别为83%、93%,提取方法可用于大范围湿地研究.     

基于LinkNet卷积神经网络的高分辨率遥感影像水体信息提取

针对高空间分辨率(简称高分辨率)遥感影像在水体信息提取时准确度不高的问题,采用LinkNet卷积神经网络模型对高分辨率遥感影像进行水体信息提取,验证该网络模型对于水体信息提取的可行性及有效性.首先选取包含水体的影像数据作为训练数据,然后构建LinkNet卷积神经网络模型,并利用构建好的网络模型训练得到水体信息的先验模型,最后采用该模型对真实高分辨率遥感影像进行水体信息提取,并与经典算法比较.实验结果表明:LinkNet卷积神经网络模型能够实现高分辨率遥感影像水体信息的高精度提取,且优于经典算法.     

ETM+遥感影像的水体信息提取研究——以泉州市区为例

针对单波段法提取水体信息,存在的人工确定阈值的难度性和提取结果的误差性,以及多波段法提取水体信息存在的地域局限性,以泉州市区ETM+遥感影像为例,在谱间关系法的基础上作进一步改进,采用决策树法分步提取水体信息的方法,首先利用研究区内的典型地物类型的辐射亮度均值作出典型地物辐射亮度响应曲线,并构建自动提取水体信息的模型,实现对研究区的水体信息提取。     

珠江口水域水污染遥感定量分析

卫星遥感技术在水污染监测方面具有广阔的应用前景。在经大气校正后 ,可见光波段卫星遥感数据的水体象元主要受水中污染物、泥沙及叶绿素等的影响。研究污染水体反射光谱成像的物理过程 ,在水深较大(>2m)的假设下 ,建立了叶绿不敏感波段遥感数据象元反射率与污染物浓度的函数关系 ,并用多波段数据进行求解。然后采用 2 0 0 2年TM卫星数据 ,用该方法对珠江口海域的综合汛浓度进行了定量提取并用实测数据加以验证。结果显示 ,珠江口水域重污染区主要分布在伶仃洋东北部 ,香港维多利亚港和深圳湾。     

青藏高原水体特征遥感影像分析——以那曲地区为例

遥感技术已经成为青藏高原水体资源研究的重要手段,各类型水体在不同的遥感影像具有不同的特征,水体特征分析及其提取方法的确立是进行水体动态监测、洪涝灾害、水文参数设置等研究的前提。本文以西藏那曲地区为例,通过多源遥感影像中的水体特征分析,探索各类水体特征的解译提取方法。     

基于ETM＋土地利用/土地覆盖遥感信息提取研究——以宝鸡市金台、渭滨两区为例

目的以宝鸡市金台、渭滨两区为例,利用2004年6月ETM＋遥感影像进行土地利用/土地覆盖信息提取研究。方法在遥感技术和地理信息系统技术支持下,对遥感影像各波段进行特征分析的基础上,确定最佳波段组合,采用监督分类中的最大似然分类法结合人机交互解译相结合的方法完成土地利用类型信息的提取。结果通过对分类精度进行评价,结果表明该方法的有效性。结论利用遥感影像快速、定量地提取土地利用信息的方法是进行区域土地利用监测及数据更新的有效手段。     

GF-1遥感影像结合等高线消除云层干扰的连续水体重建法

为了解决遥感影像水体提取时易受到云干扰的问题,针对连续水体局部受云层干扰的影像图,采用高精度地形信息与高分一号卫星(GF-1)遥感影像两种数据相结合的方法重建水体。分别对高分一号卫星影像数据和高精度等高线地形数据进行预处理后,对缓冲区多次迭代提取未受云层覆盖的部分水体,通过对两种数据的地理配准、数学统计计算等图像运算确定水体还原水位值,从而还原云层影响下的水面面积。结果表明:该方法可以有效消除云层的影响,7幅受云层干扰影像提取水体还原后的水体面积平均相对误差在5%以内,与参考值相比,水体面积平均差值为0.0809km2。该方法较准确地还原了云层干扰下的水体面积,可广泛应用于受云层干扰影像的水体提取。     

基于HJ-1-A卫星CCD相机遥感影像的水体提取

采用面向对象的分析方法(object based image analysis,OBIA),结合水体特征对国产环境卫星(HJ-1-A)CCD相机影像的水体信息进行快速分析、处理和提取.结果表明,对于中低分辨率多光谱遥感影像水体信息的提取,该方法的提取精度在95%以上,优于最小距离法(minimum distance).     

水体遥感指数研究进展

水体遥感指数是当前全球和大区域水体分布和面积估算采用的主要技术.文中对近20多年来提出的水体遥感指数进行总结,分析指数构建原理并比较两种主要指数类型(比值型和差值型)的区别,讨论水体遥感指数应用中的几个主要问题.总的看来,比值型指数对水和非水信息的分离度较强,并能抵消地形的影响,因此可以较好地去除云和阴影的影响.加上比值型指数的变量通常不带系数,因此普适性较强.现有的水体指数中还鲜有被证明可以不用选取阈值就能高精度提取水体的指数.但好的水体指数阈值选取简单,稳定性较强.常用的OTSU法(大律法)获得的阈值已被许多研究证明并不可靠,因此不宜基于OTSU获取的阈值进行水体信息提取及其方法对比.