基于波谱特征的水体信息提取方法研究
基于波谱特征的水体信息提取方法研究
作者：许静， 陈兴伟， 陈文惠
作者单位：福建师范大学地理科学学院,福建福州 350007
相似文献(3条)
1.期刊论文许静.陈文惠.陈兴伟.XU Jing.CHEN Xingwei.CHEN Wenhui图像机理方法提取水体信息的应用分析-
地球信息科学学报2009,11(1)
在以Landsat ETM+为数据源,详细分析水体与背景地物的地表反射率及波谱特征的基础上,对比阈值法、谱间关系法、指数模型法和条件函数四种方法在城镇水体和山区水体提取上的差异.对两个研究区试验结果表明:MNDWI比值模型的水体提取精度最高,信息量相对完整,其他四种方法在细小水体的提取效果上也不如MNDWI.为验证结论的准确性,本文选取了福建省不同时期、不同地区的不同水体类型进行试验.其中城镇与山区的水体提取方法的优劣结果与上文的结论一致.湖泊与河口区的水体与前两种类型的水体的地表反射率值曲线不同,但这两个区域的水体与其他地物的MNDWI的反差值在几种提取方法中为最大.反差值越大越有利于水体与背景地物的区分.MNDWI在这两种水体类型的提取上也取得较好的效果.试验表明相对其他四种方法,MNDWI比值模型能够便捷、快速、准确地提取水体信息,且具有较强的适应性.
2.期刊论文李景冈.李纪人.黄诗峰.左春刚.LI Jing-gang.LI Ji-ren.HUANG Shi-feng.ZUO Chun-gang
Terra/MODIS时间序列数据在湖泊水域面积动态监测中的应用研究——以洞庭湖地区为例-自然资源学报
2009,24(5)
论文利用2005年Terra/MODIS卫星8天合成的250m地表反射率数据(MODIS Terra Sur-face Reflectance 8-Day 13 Global 250 m:MOD09Q1)构建的时间序列数据集,通过计算NDVI指数,结合典型地物的谱间特征,并借助SRTM数字高程数据,采用多源信息提取的方法对洞庭湖地区2005年水域面积变化进行了动态监测.结合Terra/MODIS数据特点,提出了全年最大淹没时间指数的概念,并通过对该指数的构建,完成了对洞庭湖地区重点水域的淹没风险评价.结果表明:[1]文中提出的基于Terra/MODIS MOD09Q1数据的多源信息水体提取方法,通过更高空间分辨率ENVISAT/ASAR数据以及水文测站水位数据的检验表明,是切实可行的;[2]2005年洞庭湖地区水域面积变化特征总体表现为,在11～4月份期间水域面积较小,而在5～10月份期间较大.其中,4月份最小,9月份最大,两者相差了几乎1.5倍,受地区季节性降雨的年内分布规律及长江主汛期的影响显著;[3]通过全年最大淹没时间指数的计算发现,占研究区总面积84.13%的年内持久陆地和持久水域区域,基本上没有防洪压力,而剩余的15.87%的年内变化水域,由于潜在淹没风险的存在,则需要抗洪防险部门进行重点防控;[4]文中多源信息水而提取方法的实现以及全年最大淹没时间指数概念的提出,为今后更加深入地探讨三峡工程建成运营对洞庭湖地区水域变化以及江湖关系的影响奠定了基础.
3.学位论文许静闽江下游干流水深遥感与河道演变分析2009
随着遥感技术的发展，人们开始了遥感测深方法的探讨。遥感测深方法可以迅速、准确获得大范围、同时相的水深信息，弥补传统水深测量方法的局限。本文运用遥感技术，结合实测水下地形资料和遥感数据，以闽江下游干流竹岐至侯官段为研究对象，以ETM+为数据源，建立了河道水深遥感反演模型。并引入适合二类水体的泥沙遥感参数，对水深模型进行修正，对削弱悬沙对遥感测深影响起到了一定作用。结果表明：(1)与单波段阈值法、水体指数法和条件操作函数三种基于地物波谱特征的方法相比，应用多波段谱间关系法提取研究河段水体信息整体效果较好：(2)应用2003年遥感影像和实测水下地形资料建立的水深遥感反演模型表明，该河段水深与部分波段及波段组合因子为多元线性关系；(3)以10m水深为界，进行分段建模得到的方程反演精度更高，其中10m以下水深反演模型具有更好的适用性；应用二类水体悬浮泥沙反演模式，借鉴适用ETM+影像的低浓度泥沙遥感参数Xs对该水深遥感模型进行修正，最后所得水深模型的平均相对误差为17.08％；(4)利用多波段谱间关系法提取的2001、2002和2003年三期影像水体信息表明，2001年至2003年两年间竹岐至侯官河段的岸线变化复杂；(5)应用建立的水深遥感模型，利用2001、2002和2003年三期遥感影像分别反演研究区水深，水深变化反映出该河段2001～2003年间河床下切严重。
随着遥感技术的发展，遥感测深方法的不断深入。理论上，遥感测深方法可以迅速、准确获得大范围、同时相的水深信息，弥补传统水深测量方法的局限。但由于不同区域水质和水体底质差别较大，加之建模式时常常遇到遥感资料和实测水深不同步等问题，故至今尚无统一的水深遥感模式。闽江下游河道演变剧烈，但由于水下地形测量所需费用甚巨而资料不足，难以进行深入分析。本文以闽江下游竹岐至侯官河段为研究区，试图建立适合该区域的水深遥感模型；并用以反演不同时相水深变化，分析该河道演变规律。对于研究区的河道整治，以及防洪航运安全管理具有重要意义，水深遥感模型的探讨也有一定的理论意义。
水域范围的界定是水深分析的一个重要步骤，选择一种适合研究区的水体提取方法尤为关键。通过对研究区主要典型地物选取训练样本，分析各典型地物的地表反射率特征，分别采用单波段阈值法，多波段谱间关系法，水体指数NDWI、MNDWI和条件操作函数五种方法提取水体信息。其中：单波段阈值法、NDWI、MNDWI和条件操作函数提取的水体中，非水体噪音干扰或是水体像元缺失相对比较严重。谱间关系法提取的结果中，丢失部分湖泊和一些细小水体，较好的抑制了流域中的非水体信息，整体提取效果相对最好。
经过影像增强后的辐亮度值与各波段、波段组合因子的相关性有所提高。因此，应用增强后的2003年2月6日ETM+遥感影像与2003年10～11月实测水下地形资料，采用逐步线性回归法，建立水深遥感反演模型。结果表明，该河段水深与部分波段及波段组合因子的多元线性关系较好。
分析不同水深段模型结果表明，10m以上水深部分效果较差，因此以10m水深为界分为两段，进行分段建模。得到的方程反演精度有明显提高，其中10m以下水深反演模型具有更好的适用性，故采用10m以下水深点建立的水深遥感模型模拟整体河段，平均相对误差减低4.44％。应用二类水体悬浮泥沙反演模式，借鉴适用ETM+影像的低浓度泥沙遥感参数Xs对该水深遥感模型进行修正，最后所得水深模型为：Y=e3.872-1.945TM3/TM1-7.349E-
06TM2TMI，该模型模拟的平均相对误差为17.08％。
利用多波段谱间关系法提取的2001年3月4日、2002年1月2日及2003年2月6日三期影像水体信息表明，2001年至2003年两年间竹岐至侯官河段的岸线变化复杂。应用建立的水深遥感模型，利用2001年3月4日、2002年1月2日及2003年2月6日三期遥感影像分别反演研究区相同水位下的水深，水深变化可以反映河道的演变情况。将反演得到的2001年遥感水深图与2002年遥感水深图、2002年遥感水深图与2003年遥感水深图相减，利用密度分割法对相减后的图进行分区，分析2001～2003年冲淤情况。结果表明，2001～2003年，竹岐至侯官河段冲刷严重。
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