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.     

基于综合权重水体指数的水体提取研究——以鄱阳湖为例

Landsat TM/ETM+影像具有时空分辨率高(16 d,30 m)的特点,并且水体信息丰富,被广泛用于水体提取和水资源实时监测。近年来,构建水体指数是Landsat TM/ETM+影像提取水体信息成熟有效的方法。从现有水体提取指数出发,以鄱阳湖地区作为试验区,构建综合权重水体指数(Comprehensive weight water index,CWWI)。通过实验,利用归一化水体指数(NDWI)、新型水体指数(NWI)、改进的归一化水体指数(MNDWI)和综合权重水体指数(CWWI)四种水体指数进行鄱阳湖地区的水体提取,影像整体水体提取的精度分别为89.00%,91.00%,90.50%,93.00%。结果表明,综合权重水体指数能够用于进行水体提取,并且水体提取综合精度最高。     

基于Landsat卫星的庐山西海水域面积提取和变化研究

针对NDWI和MNDWI两种指数在提取水体过程中会产生背景噪音和地物错提的现象,提出一种能够减少无用背景信息的水体提取指数ENDWI,利用TM影像的绿光波段、近红外波段和中红外波段建立归一化比值模型.该方法不仅有良好的水陆分离性,还进一步减少了背景无用信息的干扰,提高了水体提取的精度.以TM/OLI影像为数据源,利用ENDWI法对庐山西海25年的面积变化状况进行监测.结果表明25年间水库面积有增有减,面积平均值为283.99km2,2016年面积达到最大为317.45km2;水库面积的变化是气候水文变化和人类活动共同作用的结果.     

基于遥感数据的岷江上游水域动态监测——以汶川县为例

以1994年的Landsat TM 影像和2002年的Landsat ETM+影像为数据源,分别采用多波段谱间关系法和阈值法相结合,以及水体指数法(MNDWI)和阈值法相结合对汶川县内的岷江干流信息进行识别,结果表明使用多波段谱间关系法和阈值法的结合效果更好,并对比分析了以此方法提取出的水体信息,对近10年的岷江水体面积变化进行动态监测,结果显示汶川县内岷江干流水域面积减少了0.8%.     

面向OLI影像的自动化水体提取方法对比研究

水体边界的精确提取在水资源调查和检测中具有重要意义.由于各种水体提取方法设计时基于不同的多光谱传感器和不同的区域类型,因此研究其在相同影像的适用性很有必要.研究基于Landsat 8 OLI影像数据,以北京及周边为研究区,选取4类常见水体区域类型,即面状水体的水库区域、条带状水体的河道区域、山区阴影水体的山区区域、规则划分水体的规则水体区域,进行水体提取方法研究.通过比较谱间关系法(MSR)、归一化差异水体指数(NDWI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)、波段特征指数(PRWI)、增强型水体指数(EWI)、城镇水体指数(CIWI)、高斯归一化水体指数(GNDWI)、自动水体提取指数(AWEI)共8类水体提取方法在4个常见水体提取特征区域的一致性及误差.研究得出,水库区域最佳方法为MNDWI、河道区域最佳方法为CIWI、山区区域最佳方法为MNDWI、规则水田区域最佳方法为MSR,以及在4个水体区域综合最佳方法为PRWI.此外,在水体面积较小的研究区域中使用EWI提取水体,可以取得较高的一致性.AWEI方法不适合地形多变的研究区;而在GNDWI方法中水的值域有2段,即需要4个阈值才能将水提出,相较于其他水体指数增加了误差,同时造成该方法在本研究区精度较低.     

基于遥感数据的岷江上游水域动态监测——以汶川县为例

以1994年的Landsat TM 影像和2002年的Landsat ETM+影像为数据源，分别采用多波段谱间关系法和阈值法相结合，以及水体指数法(MNDWI)和阈值法相结合对汶川县内的岷江干流信息进行识别，结果表明使用多波段谱间关系法和阈值法的结合效果更好，并对比分析了以此方法提取出的水体信息，对近10年的岷江水体面积变化进行动态监测，结果显示汶川县内岷江干流水域面积减少了0.8%.     

基于TM影像的水体信息提取方法研究(英文)

以高邮湖为研究区,TM(Thematic Mapper)影像为数据源,结合常规调查数据,分别运用单波段阈值法、谱间关系法、比值法、归一化差异水体指数(NDWI)法、改进的归一化差值水体指数(MNDWI)法和混合水体指数(CIWI)法进行水体信息提取研究。并通过实验比较6种方法的优缺点,确定出最佳水体提取方法。结果表明,谱间关系法易于消除由于建筑物阴影所造成的水体误提;CIWI易于消除建筑用地所造成的水体误提;基于谱间关系法和CIWI模型,可取得较高的水体提取精度,有效地减少水体误提现象,提高水体识别的精度。研究表明,基于谱间关系法和CIWI模型相结合所提取的水体信息精度可达到95.2%。     

基于决策树分类的桂林市岩溶地区水体遥感空间信息提取

利用landsat-7 ETM+数据,应用改进的归一化差异水体指数(MNDWI)方法提取桂林市及其周边地区水体信息的时候,发现多处喀斯特地貌山体阴影被误判成水体,显然利用单一的MNDWI无法去除这一干扰因素.考虑到水体表面的坡度比较平缓,于是结合坡度信息进行决策树分类,消除了喀斯特地貌山坡阴影产生的干扰,从而准确的提取了桂林市喀斯特地貌地区的水体信息.     

不同指数模型法在水体遥感提取中的比较研究

通过对五种不同水体提取指数模型(RVI,NDVI,NDWI,MNDWI,NDSI)的原理分析,结合具体实例(洞庭湖水域)进行水体遥感提取来说明五种方法提取水体的差异,从而确定在不同时期和不同用途时所采用最佳的水体提取模型。以洞庭湖水体富营养化监测为最终目的,由此确定了最佳水体遥感提取模型为MNDWI指数模型。     

面向鄱阳湖洪涝风险分析的HY-1C/D卫星CZI影像水体面积与水位关系研究

海洋一号C星(HY-1C)和海洋一号D星(HY-1D)搭载的海岸带成像仪(coastal zone imager，CZI)广泛应用于海洋、海岛和海岸带监测，同时也是内陆水体动态监测的重要数据源.该文选择水体范围变化剧烈、旱洪灾害频发的鄱阳湖为研究区，以瑞利校正后的CZI反射率数据为基础，利用归一化水体指数(normalized difference water index，NDWI)与归一化植被指数(normalized difference vegetation index，NDVI)联合的水体范围提取方法，相对精度达到96%，并获取了2019年3月至2020年8月鄱阳湖湖泊淹没面积.在此基础上，结合同步的水文站水位测量数据，建立了适用于鄱阳湖的水面积－水位定量关系模型(R＝0.97).分析结果显示，鄱阳湖9月中旬至1月，水体面积最小，水位最低；2月至6月，水体面积逐渐增大，水位逐渐抬升；7月和8月，水体面积和水位达到年内峰值.洪涝风险区主要集中在鄱阳湖的东南部和西部.该研究对星地联合的洪涝风险分析有一定的借鉴意义.     

基于Landsat TM数据的黄土高原区水体识别方法研究

基于2007年7月9日Landsat TM数据以固原市周边约500 Km2 的范围为研究对象,分别应用单波段阈值法、多波段谱间关系法、水体指数法等多种方法对研究区的水体进行识别提取.研究结果表明:各种水体识别方法均不能提取满意的水体信息,反映了黄土高原地区水体识别的复杂性和下垫面的特殊性,给水体识别带来了很大的不确定性.TM5单波段阈值法和NDW1与实际水体最为接近,提取了绝大部分水体,TM7单波段阈值法、CIWI、MNDWI次之,但是单波段法中混杂了其他信息.NDWI方法在研究区识别的水体信息更为真实准确,能够反映水库和大型淤地坝位置和面积信息,能够用于监测这类淤地坝水体的变化特征.     

基于NDVI-MNDWI特征空间的水体信息增强方法研究

以新疆吐鲁番为研究区域,以Landsat8/OLI影像为主要数据源,通过分析水体与地形阴影区以及建筑用地等典型地类在改进后归一化差异水体指数(MNDWI)与归一化植被指数(NDVI)所构成的二维特征空间中的表现特征,提出一种能够有效凸显水体影像特征的复合型水体指数(CNDWI),并据此进行水体信息的遥感自动提取实验.研究结果表明:CNDWI指数不仅明显增加研究区内的水体与山体阴影区之间的区分度,同时还保持了其他水体指数所具有的以极大值表达水体以及水体与建筑用地和植被等地物之间存在明显差异性的优点.     

南昌市城市不透水面及其与城市热岛的关系分析

通过分析南昌市不透水面和城市热岛的相关关系从而为缓解城市热岛效应提供技术指导.以南昌市2002年、2014年Landsat TM/TIRS遥感影像作为数据源.采用改进的归一化水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)进行水体的提取,结合归一化差值不透水面指数法(normalized difference impervious surface index,NDISI)对南昌市不透水面信息进行提取,然后采用单窗算法进行温度反演.分析比较2个时期的不透水面分布图和地表温度分布图,在2002-2014年间,南昌市不透水面面积与高温分布面积都明显增加,且主要是沿赣江两岸扩张.而从二者的线性回归方程式中可以看到,它们之间存在着显著的正相关性,这说明城市不透水面面积的增加会加剧城市热岛效应.     

一种基于白帽变换的细小水体信息提取方法

提出一种基于形态学白帽变换的线性特征增强处理技术,从而有效提取遥感影像中的细小水体信息.通过白帽变换对改进的归一化差异水体指数(MNDWI)影像进行线性特征增强处理,获取形态学细小水体指数(MNWI)特征影像,并采用经验阈值和自动阈值相结合的方式实现水体样本信息双阈值分割提取,解决细小水体与线状道路容易混淆的问题.利用多幅Landsat影像测试本文方法,结果表明,本文方法能较好地提取细小水体信息,较好地保持细小河道形态的连续性,细小水体提取精度达到80%以上.     

基于HJ-1A/1B CCD数据的海南岛水体提取研究

基于HJ-1A/1B CCD数据,选取海南岛内300个训练样本,分别计算了利用归一化差异水体指数、基于蓝光的归一化差异水体指数和混合水体指数3种指数模型识别水体时,对林地、耕地、道路和居民地的区分度。结果表明,在应用HJ-1CCD数据进行水体识别时,混合水体指数模型的区分度最高(综合区分度为34.16%),是海南岛水体识别的最优模型。并确定了混合水体指数模型的最佳识别阈值(168.54)。利用混合水体指数模型高效地提取了2014年2月24日及9月24日海南岛的水体信息,全岛水域面积分别为677.41 km2和698.62 km2。经验证,水体提取总体精度达92.00%,混合水体指数模型具有水陆区分度较大和水体提取精度较高的优点,可以用来提取海南岛的水体信息。该文为海南岛水资源的优化配置与管理、洪涝灾害动态监测提供参考。     

基于星载雷达遥感的鄱阳湖水域面积时空变化及影响因素分析

鄱阳湖位于江西北部与长江中下游南岸接壤处,是中国最大的淡水湖.明显的涨退水干湿交替造就了流域湿地的丰富资源,其生态及经济价值使得高时间分辨率、高空间分辨率动态监测鄱阳湖的水淹范围显得尤为重要.通过初探哨兵雷达1号卫星2016—2019年遥感数据采用阈值分割法提取鄱阳湖水域面积,并通过构建湖区全年最大淹没时间指数,结合江西五大水系和鄱阳湖区主要水文站水位数据,分析鄱阳湖水域在全年内的面积变化和空间分布规律,同时建立鄱阳湖水域面积和水位的关系.结果表明:1)鄱阳湖水域面积受季节影响很大,近4 a夏季平均水域面积最大为3505 km2,春秋季节次之分别为2602 km2、2227 km2,冬季最小为1902 km2;2)通过构建全年最淹没时间指数发现,占湖区19.9％的面积为年内长久水域;而剩余的81.1％的年内变化水域,受降水量多少的影响,存在干旱或者洪涝的风险;3)鄱阳湖水域面积与星子及湖口水文站水位数据灰色关联度最大,分别为0.7467、0.7359,线性拟合系数均大于0.8,水域面积与水位呈正相关关系.     

基于Landsat8影像的安庆市城市热岛效应分析

从美国地质勘探局(United States Geological Survey,USGS)下载Landsat8卫星影像(2014/05/01和2018/04/10)作为数据源,安庆市市区为研究区,采用单窗算法反演出安庆市辖区的地表温度,并对反演结果进行归一化处理和分级,对安庆市市辖区的热岛效应进行时空变化分析。在此基础上,分析研究区内的NDBBI(归一化差值裸地与建筑用地指数),NDVI(归一化植被指数),MNDWI(改进的归一化水体指数),BSI(裸土指数)等与地表温度之间的关系。研究表明:(1)安庆市城市热岛效应显著,城区温度明显高于周边郊区;(2)安庆市热岛效应与NDVI,MNDWI呈负相关,与BSI,NDBBI呈正相关;(3)2014—2018年,安庆市城市热岛效应不断增强,热岛效应面积不断增加。     

一种改进的基于TM影像的水体提取方法

针对现有基于TM影像的水体提取方法存在耗时、准确率低及通用性不强等问题,应用主成分分析(principal component analysis,PCA)法,并结合徐涵秋改进的归一化差异水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)构建了便于提取水体的假彩色合成图,通过分析水体在该合成图中的光谱特征,建立水体提取模型,从而实现基于TM影像的水体提取。比较改进方法与MNDWI、谱间关系(TM2+TM3)-(TM4+TM5)和新型水体指数等几种常见的水体提取方法分别在太原市城区、山区的水体提取效果,结果表明:改进方法更能快速、高效地提取TM影像水体,其精度高达95.57%。此外,该方法不需要对阈值进行人工选择,达到了高自动化的研究要求。     

利用遥感技术提取水体面积时水体类型对阈值的影响

阈值法是利用遥感技术提取水体面积的主要方法。阈值的确定受多种因素的影响。利用归一化差异水体指数(MNDWI)结合阈值法,对淮河中游局部区域的ETM+影像进行水体提取实验。通过分析不同类型水体DN值-面积曲线变化,结果显示:①不同的水体,阈值不同;②面积较大,水陆界限明显的水体,阈值的取得是在曲线变化较平缓的区间;③水陆过渡不明显的水体和城市中面积较小的水体,DN值取阈值后,曲线仍然快速递增。表明通过遥感技术提取水体时,阈值法适用于面积较大,水陆界限明显的水体。     

基于MODIS-NDVI时序数据集的面向对象分类提取广西耕地面积的方法研究

研究提取耕地的方法是为了提高耕地提取的高效性,直接目视解译时山体阴影和水体难以区分,建设用地和未种植的耕地难以区分,本文主要以2015年的Landsat 8遥感影像,借助辅助数据DEM及MODIS-NDVI等多源数据基于eCognition平台应用多阈值分割、多尺度分割将影像进行分割成对象,再分别用阈值法、归一化水体指数(NDWI)、增强的指数型建筑指数(EIBI)等将坡度大于25度的地区、水体、建设用地剔除。最后利用影像的波段特点及MODIS-NDVI值进行多次提取研究区耕地,以达到较高精度的分类方法。利用总体面积精度及空间分布进行精度评价。其总体面积精度达到98.84%,且提取出的耕地分布情况符合作物的种植规律。