基于卫星遥感的水体信息提取研究进展与展望

水体时空分布特征对于水资源监测与应用具有重要意义,而包括水体分布在内的地物覆盖类型分类和变化分析是遥感技术最常见的应用。对大区域的水体参数提取,尤其是高山无人区的水体的定量分析,利用卫星遥感数据进行水体位置、面积、形状和河宽等水体参数提取,不仅节省人力、保障安全,还提高了工作效率,已经成为一种快速获取水体参数的有效方法和手段。该文从4个方面对卫星遥感在水体信息提取上的应用现状进行综述:水体在电磁波波谱各波谱段的反射特性; 1980年以来国内外基于雷达和光学遥感数据提取水体信息的研究状况和具体应用方向;各种水体信息提取方法的工作原理和优缺点;应用卫星遥感技术提取水体信息面临的挑战和尚待解决的关键问题,利用遥感技术提取水体遥感信息的发展趋势展望。     

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.     

面向对象的遥感影像水体信息提取

基于面向对象的遥感影像分析方法,在不同尺度分割遥感影像的基础上,根据影像对象的特征,如亮度、光谱、归一化植被指数(NDVI)、面积和上下文等信息,对水体信息进行了提取和分类.结果显示:与传统的基于像元的分类方法相比,面向对象的遥感影像信息提取方法具有很好的效果,同时也提高了信息提取的精度.     

基于高分一号卫星数据的库区淹没频率分析方法

为分析水库水位变化对消落带生态结构的影响,提高淹没频率计算精度,提出一种基于高分一号卫星数据的淹频率分析方法。该方法通过对高分一号WFV影像数据进行预处理并多次迭代提取缓冲区的水体信息,结合地理配准和计算得到淹没频率空间分布特征,通过以此模拟的水体分布结果的精度验证淹没频率的可靠性。三河口水库实例验证结果表明:提出的水库淹没频率分析方法较准确地反映了水体信息的时空变化特征,模拟的水体信息结果总体精度和Kappa系数均值分别达到86.5%和73%,较准确地还原了水库蓄水阶段的水体变化,提高了水体淹没频率计算的精度。     

基于高分影像的城市黑臭水体遥感识别方法研究

城市黑臭水体是一种极端的水污染现象,威胁人类的生产生活和水生态环境健康.利用遥感手段及时、准确地识别黑臭水体的时空分布,对掌握黑臭水体治理进展、推进水污染控制管理起着重要作用.以广州市为研究区域,基于黑臭水体和正常水体在高分影像上的光谱差异,构建了多个黑臭水体识别模型,并采用了一种自动阈值选取算法进行模型阈值的快速选取,进而进行了城市黑臭水体的遥感识别,探讨了影响识别精度的因素.研究结果表明,采用构建的模型识别黑臭水体总体精度最高可达96.8%;从黑臭水体识别的空间分布来看,该模型错分率较小,尤其在细小河涌中有较好的识别效果;地表水质数据和卫星影像的一致性误差、高分影像融合方法和混合像元的存在等可能是导致模型错误识别黑臭水体的原因.基于高分影像的黑臭水体识别模型和自动阈值选择方法可实现对城市黑臭水体的快速和高效识别,为黑臭水体治理和城市水环境精细管理提供有效支撑.     

基于多时相高分一号影像的玉米涝灾监测

结合多时相遥感数据获取的对玉米涝灾的空间分布和程度进行快速大范围提取,可为确定农作物的受灾范围、作物受损评估提供参考依据。通过获取受涝玉米区灾前、灾中、灾后的高分一号影像,结合多时相的归一化水体指数(NDWI)变化分析,设置合适的阈值,用决策树的方法获取玉米受涝范围。根据拔节期玉米受涝前后的归一化植被指数(NDVI)变化特征,提出一种利用综合多时相NDVI差值的指数ST|ΔD|来监测玉米受涝程度。根据实际野外采样点验证及产量测点分析,受涝范围的提取精度达到87%,受涝程度划分精度最高达到82%。     

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).     

基于简单比值型水体指数(SRWI)的水体信息提取研究

以闽江口Landsat TM影像为研究对象,通过研究水体及其背景地物光谱特征,根据水体在绿光波段(TM2)的亮度值高于中红外波段(TM5),而水体背景地物在绿光波段(TM2)亮度值低于中红外波段(TM5)的特点,提出了简单比值型水体指数(SRWI).该指数中的水体与其背景地物具有较好的可分性,将本依据应用用于不同类型的水体提取上,均取得了良好的效果.实验表明SRWI方法适用于多源遥感数据的水体提取,且操作简单方便,对水体信息快速提取有较强的应用意义.     

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%。     

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.     

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。     

基于高分二号影像的城区水体提取方法研究

针对高分二号遥感影像在进行城区水体提取时,遥感影像波段数较少,造成MNDWI、CWI等方法无法使用,同时受污染的水体与裸地、建筑物、阴影难以完全区分,本文提出采用城区水体阴影指数,结合最大似然估计的方法,通过区分水体和阴影光谱特征,完成与阴影彻底分离,实现在高分二号遥感影像上城区水体的高精度提取.对比阴影水体指数(SWI)、基于植被指数和中红外通道的混合水体指数模型(CIWI)、归一化差异水体指数(NDWI)以及单通道阈值法提取结果,本文方法的处理结果提取精度更高,噪声和阴影更少,总体精度在90%以上,Kappa系数在89%以上.评价数据结果表明,本文处理方法在高分二号遥感影像的城市及周边地区水体提取上是有效可行的.     

基于中巴卫星数据的森林资源信息提取

文章简述了中巴地球资源卫星的概况,介绍了基于中巴卫星影像数据的森林资源信息提取过程,重点论述了中巴影像数据的处理方法。     

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。     

一种NDWI自约束遥感影像水体信息的快速检测方法

针对传统遥感影像水体信息检测环节多、过程复杂的问题,本文提出一种基于归一化水体指数(NDWI)自约束的水体判别方法,该方法直接从影像中检测水体,能减少操作环节、提高检测速度,为水体应急监测提供快速响应的方法。通过对本方法与阈值法、分类法在不同数据中进行测试,结果显示:本方法对World View-2、Landsat8和Sentinel-2A影像水体检测的总体精度介于83. 87%～91. 53%,阈值法检测的总体精度介于85. 07%～94. 07%,支持向量机分类法检测的总体精度介于91. 91%～97. 70%;该方法对水体的检测精度不及阈值法和分类法高,但在具有较高检测精度的同时能明显简化操作,在水体监测应急响应中具有实际应用价值。     

基于知识的卫星数字图像公路信息提取研究

公路信息是卫星遥感影像中的一种重要的地理专题信息,公路信息提取不仅在卫星数字图像自动解译方面具有理论与方法意义,而且可以利用提取的公路信息作为数据源,对地理信息系统数据库进行自动更新。针对我国公路的特点,提出了图像处理技术与人工智能相结合的新方法,以SPOT数字图像为数据源,对公路信息提取进行了研究。研究由卫星数字图像增强处理入手,通过突出目标与背景的边界差异,达到突现公路信息的目的,其次通过引入形状系数等先验知识,进行公路信息检测,找出可能的公路点。在此基础上,利用相关信息或全局约束来扩展公路种子点以形成公路片断,并通过基于知识的制导,利用各种知识来推断公路的存在并指导公路片断的连接。文章最后针对具体试验给出有关图像处理结果并进行了具体的讨论。     

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。     

基于高分一号影像的深圳市黑臭水体遥感识别

城市黑臭水体空间分布的精准识别对准确和全面治理黑臭水体具有重要意义。本文针对当前黑臭水体遥感识别主要的模型算法,包括单波段法、差值法、比值法、黑臭水体模型判别指数法（HCI）,结合地面试验测量数据对其进行阈值修订,从修订后的算法中选取精度最高的差值算法对2017年深圳市黑臭水体空间分布进行识别并计算识别精度。结果表明：深圳市建成区内共识别黑臭河段26条,总长度128.409 km。深圳市黑臭水体主要分布在宝安区和龙岗区,且宝安区数量大于龙岗区。其中,宝安区的黑臭水体长度为100.789 km,占该区水体的25.92%;龙岗区的长度为27.620 km,占该区水体的22.04%。黑臭水体遥感识别在城市黑臭水体识别中具有较高的应用价值,为城市黑臭水体整治提供技术与数据支撑。