Sentinel-2 MSI卫星数据在水体信息提取中的应用

为实现水灾发生后淹没区域的快速监测,为受灾地区的灾情评估、调查及水资源管理提供依据,借助Sentinel-2 MSI卫星对乌海湖、黄河宁夏石嘴山河段、沙湖3个研究区域2018年7—10月强降水前后水位、水体面积进行了动态监测。结果表明,乌海湖10月中旬之前水体面积持续增大,之后出现下降;黄河石嘴山部分河段在7月强降水之后河道变宽,10月中旬宽度达到最大;沙湖面积在丰水期趋于稳定,平水期部分缩减。基于Sentinel-2 MSI改进归一化差异水体指数(MNDWI),结合Otsu算法可以快速准确提取水体信息。     

遥感影像水体追踪识别提取算法及应用

针对大尺度区域所有规模以上水体一次性智能化水体提取的问题,提出了水体追踪识别提取算法。这种方法可以追踪图像中所有的连通区域,并对区域进行识别与提取。以花马湖区域的水体为例,使用水体追踪识别算法提取湖泊,能够准确地追踪各种形状的湖泊,与两边扫描法、区域增长法相比,扫描重复率低、精度高。     

多特征多层次Sentinel-2影像辽宁省湖库水体提取

以辽宁省为研究区,本文基于GEE遥感云平台,使用Sentinel-2遥感影像,提出了一种多特征多层次的湖库水体提取算法。该算法选择自动水体指数(AWEI_sh)和改进的归一化水体指数(MNDWI)提取水体,并利用归一化植被指数(NDVI)、归一化建筑指数(NDBI)、归一化差异红边指数(NDREI)、Sentinel-2的B8和B9波段及DEM数据多层次地消除暗地物和高亮地物噪声,对提取结果中被云雾遮挡而部分缺失的水体进行修复,最后将河流及细小像素剔除。利用此算法提取了辽宁省2017—2021年每年4、7、10月的湖库水体,并对比了不同水体提取算法及不同的水体数据产品。试验结果表明,本文算法在大尺度条件下提取水体具有良好的效果,总体精度达96%以上,可以较好地去除植被、阴影等暗像元表面,并且保证了水体信息的完整性,在大尺度水体提取方面具有一定的适用性和稳定性。     

城市水体空间分布与地表温度之间的关系研究

城市热岛效应影响着城市的气候变化和居民的生活环境,是目前快速城市化进程中最具代表性的区域生态环境问题之一。本文以"百湖之市"武汉为例,采用HJ-1B卫星的遥感影像,提取了城市地表温度,利用景观生态学方法分析了城市水体的空间分布。研究结果表明:地表平均温度受到研究区域内水体面积比重的影响,地表温度的标准差受到水体面积比重和水体离散度的影响。     

多光谱光学遥感影像水体提取模型

地表水监测是遥感的重要基础应用.光学遥感水体提取的原理是基于不同的地物具有不同的光谱反射特性,某些地物(冰雪、阴影、云)因为与水体具有相似的反射特性导致提取分类失败.本文针对传统水体指数在水体提取时出现错分、漏分的问题,提出一种归一化多波段水体指数NDMBWI.分别用3个试验对本文指数的稳定性进行测试.试验1的区域为西藏林芝地区,数据源为同一时相的Landsat 8、Sentinel 2卫星影像,试验结果验证了本文指数抑制冰雪的能力,本文指数的Kappa系数为0.86、总体精度为0.93、错分误差为0.03、漏分误差为0.12、制图精度为0.97、生产者精度为0.88,均优于已有的指数.试验2的数据源为高分一号,以香港迪士尼为试验区域,在存在少量云的环境下进行水体提取,证明了本文指数能抑制云及其云下阴影.试验3提取了多个地区的水体,验证了本文水体指数的稳定性.本文使用多源光学遥感影像验证了NDMBWI的可行性,不需额外借助辅助数据,即可排除雪、云、阴影的影响,能够更加有效地自动化提取水体,可推广到海岸带资源研究、冰川变化、内陆湖泊变化等领域.     

东平湖水体透明度的遥感反演研究

针对传统水体透明度测量方法不仅耗时费力,而且在时间和空间的监测中也会受到很大的限制,只能了解研究区域内点状剖面的透明度状况,但是遥感技术的发展为解决传统采样方法的局限性问题提供了可能。该文在分析内陆湖泊水体光学特征的基础上,利用三期Landsat8 OLI影像数据及准同期的地面实测数据,寻找与东平湖水体透明度敏感的波段,对东平湖丰、平、枯水期水体透明度的进行遥感反演研究。结果表明,OLI影像B3、B4波段的反射率与实测的透明度数据之间具有良好的相关关系,并以此为基础建立了该区域水体透明度遥感反演模型。结果表明:模拟值与实测值的总体相对误差为19.77%,均方根误差为19.35cm,模型精度在可以接受的范围之内;由于受围网养殖、叶绿素a含量等因素的影响,东平湖透明度总体呈现出南低北高的分布趋势。据此绘制了东平湖丰、平、枯水期水体透明度分布图。     

遥感影像水体提取研究综述

水体时空分布特征对于水资源监测与应用具有重要意义,为了快速、准确、高效地获取地表水体信息,借助于遥感影像进行水体提取的方法受到国内外学者关注。该文通过梳理相关研究成果,评述水体提取的3类方法:阈值法、分类器法和自动水体提取法在模型构建、分割机理和模型适用性3方面的差异。通过进一步分析现存的各类问题,指出水体物化特征与遥感光谱特征的关系研究是提高水体提取方法普适性的一条重要途径;同时,影像提取结果评价体系的标准化和规范化,将有助于推进遥感水体提取应用范围和力度。     

GF-2影像中不同水体指数模型提取精度及稳定性分析

针对GF-2卫星影像数据的特点,选取了临夏回族自治州境内两个不同研究区域,分别采用单波段阈值法、归一化差分植被指数法（NDVI）及其他3种水体提取指数法（NDWI、SWI、MSWI）对两个研究区进行水体提取试验。通过分析比较各水体指数模型中阈值对水体提取精度和稳定性的影响,发现研究区1（城区）中单波段阈值法提取效果最高达到71.29,且稳定性较好。研究区2（山区）中MSWI方法提取精度最高为95.76,稳定性较单波段法次之。本文试验为GF-2影像在不同区域进行水体提取时选择不同模型及阈值时提供可靠的参考依据。     

基于SPOT5影像自动提取水体的新方法

针对基于SPOT5影像提取水体时易受地形阴影、居民地等因素影响提取精度的问题,本文构建了一种新的水体提取方法。该方法以水体的遥感图像本底值研究为基础,通过构建能够同向增强的水体指数及多指数集成计算模型,实现水体灰度值的极化,在此基础上利用改进的阈值自动选取算法、数学形态学滤波及细化等算法,实现了水体的高精度自动提取。经过试验比较表明,该方法能够有效地提取较细水体,且能够有效去除地形阴影、居民地及河流边滩等的影响。     

航空影像水体提取在地理国情监测中的应用

为提高实际生产中地表覆盖水体采集的工作效率,研究以四波段航空影像为基础,结合已有的DLG数据,采用归一化水体指数（NDWI）识别水体,利用均值差探查水体边界,通过分块处理的方法规避了航空影像各区域光谱差异的问题,最终得到与DOM套合较好的水体解译成果。为满足批量生产的需求,运用了统计学的方法实现各阈值的自动提取。该方法可提升工作效率30%~40%。     

淡水湖泊湿地水体信息提取方法

及时、准确地获得水体信息是对水资源保护、利用和可持续发展的有利支持。以洪泽湖为研究区,通过实验比较了阈值法、TM2+TM3>TM4+TM5的谱间关系法、比值法和新型水体指数法提取水体结果的优缺点。研究表明,基于谱间关系构建的新型水体指数法能有效地提取各种类型的水体,且具有很强的普适性。新型水体指数法有效地提高了水体信息提取精度,提取精度高达92.5%。     

基于GF-6的可可西里典型湖泊水体面积提取方法研究

湖泊是气候变化的敏感指示器,快速准确地获取湖泊水体信息对区域气候变化研究、区域生态环境保护和治理具有重要意义。本文基于高分六号(GF-6) WFV数据,以可可西里地区4个湖泊为研究对象,分别采用单波段法、波段差值法、归一化差异水体指数(NDWI)法提取了水体面积,并以目视解译所得结果作为参考标准,对不同方法的提取结果进行了精度评价。结果表明,单波段法易受浅水区水体影响,但受积雪的影响较小,而波段差值法和NDWI法受积雪影响较大;NDWI法虽能有效提取浅水区水体,但仍受一定程度湖底沉积物的影响;波段差值法与单波段法和NDWI法相比,能有效区分浅水区水体和背景地物。     

基于卫星雷达测高技术的湖库动态监测理论、方法和研究进展

水位是反映水体变化的重要变量,利用卫星测高技术获取湖库的水位信息,很大程度上改变了传统地面观测数据匮乏的现状.本文综述了卫星雷达测高技术在湖泊和水库动态监测方面的理论、主要的数据处理方法和数据产品,以及当前的主要研究进展.从文献检索可以看出,当前的应用研究对象主要聚焦在个别湖泊或小范围内的湖泊群;在数据处理方面,数据以...     

小卫星遥感影像自动提取水体方法研究

基于小卫星影像的水体信息提取方法,即用波段运算得到特征波段(PRWI),经过决策树等辅助手段提取出水体信息。通过在山东省微山湖上级坝北湖选取水体所做的试验表明,该方法在平原地区的总体提取效果较好,经检验发现其误判的像元主要是位于水体和其他地物的交界处。在山区选取山东省东周水库做的试验表明,在山区用该方法提取的小卫星水体信息和Landsat卫星的TM/ETM影像差距不大。小卫星还可以很好地用于城市规划、生态环境、土地利用和环境灾害等动态监测。     

空-谱角匹配与多指数法相结合的OLI遥感影像水体提取

针对复杂环境条件下水体遥感提取结果不连续且易与植被、建筑物、阴影相混淆的难题,基于Landsat 8 OLI影像,以石家庄市平山县岗南水库和宿迁市骆马湖附近河流为研究区,提出了一种空-谱角匹配与多指数法相结合的水体信息提取方法;并与单波段阈值法、归一化差分水体指数法（NDWI）、光谱角匹配法（SAM）、自动水体提取指数法（AWEI）和一类支持向量机法（OC-SVM）的水体提取结果进行对比分析和精度评定。试验结果表明,本文提出的方法兼顾了多特征之间的互补性优势,引入的空间信息有效地抑制了噪声的干扰,且以像素为基元的提取策略较好地保持了水体的边缘信息,避免了出现平滑掉细节信息的情况;与传统方法相比,本文方法受植被、建筑和阴影的干扰最小,对细小水体也具备较好的识别能力。     

丹江口水库面积季节变化遥感监测

基于2014年2月19日、2014年6月7日和2014年10月8日的三景资源三号卫星影像分别作为春季、夏季和秋季的代表,以河南省内的丹江口水库为研究区域,采用面向对象的遥感影像监督分类方法进行影像的分割和分类,提取出遥感影像中的水体,并结合南水北调中线工程对水域面积和周围地物的影响对这3个时期的影像进行比较和分析,得出这3个时期水域面积的变化数据。     

一种改进光谱角匹配的水体信息提取方法

快速、准确地从卫星遥感影像上获取水体信息已成为水资源调查及监测、湿地保护、洪涝灾害评估等领域的重要技术手段。本文以GF-4卫星的PMS传感器影像为数据源,提出了一种改进光谱角匹配（MSAM）的水体信息提取方法,以内蒙古中东部和长江中下游两个试验区为研究对象,对比分析了MSAM与单波段阈值法、NDWI阈值法、支持向量机和光谱角匹配等传统方法的水体信息提取结果,并进行了精度评价。试验结果表明,本文提出的MSAM方法不仅能准确地提取水体信息,而且能很好地区分水体与云阴影,对细小水体的提取也具有很好的效果。在内蒙古中部和长江中下游两个试验区的水体提取精度分别达到99.86%和98.37%,在5种水体提取方法中的精度最高,可以有效地提取水体信息。     

FY3B/MERSI数据的湖泊湿地面积提取对比分析

针对国产风云三系列中分辨率卫星快速有效地进行水体识别的问题,基于2011—2016年数据进行了辽宁省主要湖泊水库的光谱分析,提出了晴空条件和有云情况下分别采用归一化水体指数方法和通道值与归一化水体指数相结合方法进行湖泊水库的提取。结果表明:FY3B/MERSI湖泊光谱曲线具有水体光谱特征,具体表现为8通道的数据反射率最高,18通道数据反射率最低。通过与49景TM数据水体提取结果进行对比,FY3B/MERSI数据水体提取的面积精度达到85%以上,总体分类精度达到90%以上,Kappa系数在0.56~0.95之间。提出了简便、快捷的计算模型,为国产卫星数据的业务应用提供了初步方法。     

利用BP神经网络提取TM影像水体

常用的水体提取方法需要设定阈值,而阈值的选择通常需要反复实验才能确定。为克服这一不足,本文提出了一种基于BP神经网络和光谱特征的水体自动提取方法。首先在TM影像中提取水体样本光谱信息、谱间关系、归一化差异水体指数以及缨帽变换(K-T变换)的第三分量(TC3)特征,然后将这4个特征作为BP神经网络的训练输入参数,最后利用训练好的网络对水体进行提取。对长沙市区TM影像进行水体提取,发现该方法组合了其他方法的优点,在不设置阈值的情况下,得到了更好的水体提取效果。     

时间序列SAR图像不可移动文物水域淹没监测

全球气候变化引起的极端降雨、洪涝灾害是导致不可移动文物受损的重要破坏因素。合成孔径雷达SAR（Synthetic Aperture Radar）具有全天时、全天候、大范围周期性对地观测的优势,是大区域水体监测的重要手段,对不可移动文物水域淹没及风险监测具有重要意义。本文利用时间序列SAR图像提出基于残差U-Net的不可移动文物水域淹没及风险监测框架。首先,基于双峰阈值分割法结合专家知识辅助进行水体样本生成,提高样本制作效率;其次,引入残差模块建立U型卷积网络,综合残差结构及U-Net的特点,缓解梯度更新时的弥散、消失等现象,通过卷积层之间累加和跳跃链接,保留多尺度的地物特征信息,以实现水体快速、高精度的语义分割;最后通过将结果与不可移动文物点位进行空间叠加分析,实现对不可移动文物水淹状况的监测。选取鄱阳湖及南昌市昌邑北垱遗址作为试验研究对象。获取了21景覆盖鄱阳湖区域不同时相Sentinel-1 SAR图像,并结合Sentinel-2光学图像进行结果分析与评价。实验结果表明：本文方法在鄱阳湖试验区对水体提取总精度优于95%,相较于FCN（Fully Convolutional Networks）与U-Net方法具有更好的精度。利用不同时相SAR图像获得时间序列水体分布范围变化图,与昌邑北垱遗址点位进行空间叠加分析,得到不可移动文物水域淹没长时间序列监测结果。实验结果表明本文提出的方法可以有效提取水体范围,对不可移动文物水域淹没及风险监测可以提供有力支撑。