ASTER遥感影像水体信息提取方法研究
如何进行遥感影像的水体提取与监测
如何进行遥感影像的水体提取与监测遥感影像的水体提取与监测是一种利用遥感技术进行水体特征提取和监测的方法，它在水文、环境、气候等领域有重要的应用价值。
本文将以介绍遥感影像的水体提取和监测方法为主线，结合实例和理论知识，深入探讨这一领域的相关问题。
一、遥感影像的水体提取方法1. 阈值法阈值法是一种基于像素值对遥感影像进行水体提取的常用方法。
其基本原理是通过设定合适的阈值来判断像素是否为水体。
阈值的选择需要根据影像的特点和需要提取的水体特征来确定，通常可以结合样本点和经验来确定最佳阈值。
但是，阈值法在提取过程中容易受到光照和地物干扰的影响。
2. 归一化差异水体指数法归一化差异水体指数（Normalized Difference Water Index，NDWI）是一种常用的遥感影像水体提取方法，其基本原理是利用水体和其他地物在红外区域的反射特性差异进行提取。
NDWI可以消除光照和地物干扰，提高水体提取的准确性。
通过计算NDWI值，可以得到一个反映水体分布的二值图像。
3. 水体边界检测法水体边界检测法是一种通过检测水体与周围地物的边界来进行水体提取的方法。
该方法可以利用影像的边缘检测算法，如Canny边缘检测算法，提取出水体的边界。
然后，可以根据边界信息绘制水体的掩膜图像，进一步进行水体提取。
二、遥感影像的水体监测方法1. 水体变化监测水体的变化监测是一种通过比较不同时间点的遥感影像来检测水体变化的方法。
通过对比两个或多个时间点的影像，可以发现水体的变化情况，如水域面积的增加或减小、水体形态的改变等。
该方法可以通过计算水体的变化指数来量化水体的变化程度，并绘制变化图像。
2. 水体分类监测水体分类监测是一种将遥感影像中的水体区域与其他地物进行分类的方法。
该方法可以通过像元分类算法，如最大似然分类、支持向量机分类等，将影像中的每个像元分为水体或非水体。
通过分类结果，可以得到水体的空间分布图，并进行进一步的水体监测。
ASTER数据处理
ASTER数据处理一、概述ASTER（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer）是由美国国家航空航天局（NASA）开辟的一款多光谱遥感仪器。
它搭载在Terra卫星上，主要用于获取地球表面的热辐射和反射数据。
ASTER数据处理是指对从ASTER仪器获取的原始数据进行预处理、校正和分析的过程，以提取地表特征和信息。
二、数据获取与准备1. 数据获取：ASTER数据可以通过NASA的地球观测系统数据网站（Earth Observing System Data Gateway）进行在线下载。
用户可以根据需要选择特定的地理区域和时间范围，下载对应的ASTER数据。
2. 数据格式：ASTER数据通常以HDF（Hierarchical Data Format）格式存储，其中包含多个数据集（datasets），包括地表反射率、地表温度、高程等。
在进行数据处理之前，需要先了解数据集的结构和内容。
三、数据预处理1. 数据校正：由于地球大气的影响，ASTER数据中可能存在大气散射和吸收的影响。
因此，在进行地表特征提取之前，需要对数据进行大气校正。
常用的大气校正方法包括大气校正模型（Atmospheric Correction Models）和大气校正算法（Atmospheric Correction Algorithms）。
2. 数据配准：ASTER数据可能存在不同波段之间的配准误差。
为了保证数据的准确性和一致性，需要进行数据配准。
常用的配准方法包括基于地面控制点（Ground Control Points）的配准和基于特征点匹配（Feature Point Matching）的配准。
四、数据分析与应用1. 地表特征提取：ASTER数据具有多光谱和高光谱的特点，可以提供丰富的地表信息。
通过分析不同波段的数据，可以提取地表特征，如植被覆盖、土壤类型、水体分布等。
基于Sentinel1数据的水体信息提取方法研究
水资源是现代经济发展中一个重要关注对象，它 是人类及一切生物赖以生存的重要条件之一［1］，而且 水体信息对水资源、洪涝灾害及水文研究具有重要的 意义［2 － 3］，例如快速的水体信息提取可为洪涝灾害发 生和防护提供宝贵的信息。传统的水体信息提取是基 于测绘技术完成的，该方法耗时、耗力，且在宏观和实 时性上效果较差。随着遥感技术的发展，利用遥感手 段可以大范围、快速地提取水体信息，且具有成本低、 动态监测 等 特 点［4］。 遥 感 手 段 主 要 分 为 光 学 遥 感 和 微波遥感。
第 50 卷 第 2 期 2019 年2 月
文章编号： 1001 － 4179（ 2019） 02 － 0213 － 05
人民长江 Yangtze Ｒiver
Vol． 50，No． 2 Feb． ， 2019
基于 Sentinel － 1 数据的水体信息提取方法研究
贾 诗 超1 ，薛 东 剑1，2 ，李 成 绕1 ，郑 洁1 ，李 婉 秋1
图 1 巢湖区域 Fig． 1 Chaohu Lake region
图 2 鄱阳湖区域 Fig． 2 Poyang Lake region
Sentinel － 1 卫星的数据预处理都是在 SNAP 软件
214
人民长江
2019 年
1 研究区和数据
2 数据预处理
本文选取巢湖和鄱阳湖作为研究区，如图 1 ～ 2 所 示。图 1 和图 2 的 ＲGB 分别为： Ｒ 是 VH 极化； G 是 VV 极化； B 是本文方法得到的水体结果图，蓝色水体 表现得很 清 晰。巢 湖 位 于 安 徽 省 中 部［15］，湖 水 面 达 769． 5 km2 。巢湖流域属于北亚热带湿润季风气候区， 多年平均降水量为 995． 7 mm。鄱阳湖位于江西省的 北部［16］，湖水面积最大和最小时分别为 3 150 km2 和 562 km2 。鄱阳湖流域属于亚热带温润季风气候，年降 水量约 1 500 mm。
第三部分 水体信息提取
阴影和水体， ( TM2 + TM3) - ( TM4 + TM5)在山体和农林区域较好,却 难以区分部分建筑居民用地和水体。
ห้องสมุดไป่ตู้
存在着问题
阈值难确定：
由于部分细小水体在影像中以混合像元的形态存在,存在
水体和非水体地物过渡区，阈值难取。阈值高了将丢失 细小水体信息，阈值低了将不少其他的地物信息误提出 来。
各种方法增强效果均有区域局限性。
在地类复杂的区域中，NDWI只在非山地的植被区域较好。
MNDWI在建筑居民用地区域较好，却难以区分部分山体
水体的研究离不开对水体范围、界线的准确提取， 常用的 遥感影像水体信息提取方法主要有两类: 单波段法：
依据水体在 几个波段上光谱的不同特征以及其它地物
与水体的区别， 通过分析水体及背景地物的光谱值， 利用单个波段来提取 TM 影像中的水体信息 。单波段 阈值法简单可行， 却不易区分水体与阴影
水体提取
遥感影像记录了地表物体对电磁波的反射信
息及其自身向外的辐射信息， 相对于其他地 物而言， 水体在整个光谱范围内都呈现出较 弱的反射率， 在近红外、 中红外及短波红外 部分， 水体几乎吸收了全部的入射能量， 因 此水体在这些的反射率特别低， 而土壤、植 被、建筑物等在这些波段吸收能量较小，具 有较高的反射率， 使得水体与它们具有明显 的区别。
多波段法：
利用水体在不同波段上的光谱特性， 通过多波段之间
的组合运算来增强影像中的水体信息， 从而易于从其 他地物中分离提取出水体。
单波段法
单波段法主要选取对水陆界反映较好的 Landsat-7 的ETM+的第四或五波段， 即近红外和中红外波段， 利用阈值法对水体进行提取。 TM5〈T（阈值） 在第五波段水体和非水体有明显的区别，该法利用 了水体在这两个波段上的强吸收特性， 以及植被、 土壤在这两个波段较高的反射特性。 由于山体阴影的影响， 使得中红外在阴坡面的反射 能量特别低， 从而造成山体阴影在影像上呈现出明 显的暗色调，水体与阴影的混淆使得难以在单波段 上通过阈值法来提取水体。
ASTER影像提取植被信息的NDVI与SAVI法比较_以广州花都区为例
ASTER 影像提取植被信息的NDVI 与SAVI 法比较——以广州花都区为例秦鹏，陈健飞﹡（广州大学地理科学学院，广州510006）摘要：基于ASTER 遥感影像，使用IDL 语言编写归一化差异植被指数（NDVI）和土壤调整植被指数（SAVI）的计算公式，对遥感影像进行处理，分别对两种方法处理后的遥感影像采用K-Means 分类，经过分类后处理，提取植被信息。
NDVI 整体上较好地反映了不同土地覆被信息；而SAVI 对于各种地类的值域较宽，反映绿色植被内部差异信息较明显，可为不同植被类型的信息提取提供方法参考。
关键词：遥感应用；NDVI；SAVI；ASTER 影像中图分类号：TP79；P237 文献标识码：A 文章编号：1001–5221（2008）05–0419–04植被调查是遥感应用的重要领域。
植被解译的目的是在遥感影像上有效地确定植被的分布、类型、长势等信息，以及对植被的生物量作出估算，因而可为环境监测、生物多样性保护和农业、林业等有关部门提供信息服务[1]。
植被指数是由可见光和红外波段建立起来的线性和非线性组合，大量研究结果表明，利用红光和红外波段的不同组合进行植被研究效果很好[2]。
植被指数作为一种遥感手段，有助于增强遥感影像的解译力，已广泛应用于土地利用、作物识别、产量估算等资源遥感领域。
利用植被指数定性和定量监测陆地植被的生长状况和区域分布的方法，已越来越受到人们的重视；植被指数近几十年来的迅速发展和应用，也有效地提高了植被解译的工作效率和成果。
当前，国内基于MODIS 遥感影像的植被指数研究相当广泛，对ASTER遥感影像的植被指数研究相对较少。
代晓能等研究了流沙河流域ASTER遥感影像不同植被指数对不同地表植被覆盖情况的反应效果及其影响因素[3]；李明诗等比较了TM和ASTER的植被指数的建模性能[4]；张云霞等使用地面实测数据以及ASTER遥感数据，建立植被盖度经验模型[5]。
水体信息自动提取遥感研究以丽江地区为例
二、技术手段
3、特征分析和应用：提取出水体信息后，需要进行特征分析和应用。通过对 水体的形态、大小、颜色等特征进行分析，可以获取水体的类型、分布、水质等 信息。这些信息可以应用于水资源管理、环境保护、气候变化研究等领域。
三、发展趋势
三、发展趋势
随着遥感技术的不断发展，水体的遥感信息自动提取方法也在不断进步和完 善。未来，该领域的发展趋势包括以下几个方面：
一、遥感技术概述
一、遥感技术概述
遥感是指利用传感器对地球表面进行远距离探测的一种技术。它具有获取信 息速度快、范围广、精度高等优点，可以为科学研究提供大量数据支持。在遥感 技术中，卫星遥感是应用最为广泛的一种方式。卫星遥感具有覆盖范围广、连续 性强、周期短等优点，能够提供准确、实时的地球表面信息。
四、结论与展望
四、结论与展望
本次演示以丽江地区为例，探讨了水体信息自动提取的遥感研究。通过对遥 感图像的预处理、图像分割、特征提取、水体信息提取和结果评估等步骤的处理 和分析，可以更加准确地获取丽江地区的水体信息。这些信息对于水资源管理、 环境保护、气候变化研究等方面具有重要意义。
四、结论与展望
水体信息自动提取遥感研究 以丽江地区为例
目录
01 一、遥感技术概述
02
二、水体信息自动提 取方法
03 三、丽江地区水体信 息自动提取实践
04 四、结论与展望
05 参考内容
内容摘要
随着科技的不断发展，遥感技术已经成为获取地球表面信息的重要手段之一。 在众多遥感应用中，水体信息自动提取具有重要意义。水是人类生存的基本需求 之一，也是生态系统的重要组成部分。因此，通过遥感技术获取水体信息对于水 资源管理、环境保护、气候变化研究等方面具有重要意义。本次演示以丽江地区 为例，探讨水体信息自动提取的遥感研究。
第三部分 水体信息提取
存在着问题
阈值难确定：
由于部分细小水体在影像中以混合像元的形态存在,存在
水体和非水体地物过渡区，阈值难取。阈值高了将丢失 细小水体信息，阈值低了将不少其他的地物信息误提出 来。
各种方法增强效果均有区域局限性。
在地类复杂的区域中，NDWI只在非山地的植被区域较好。
MNDWI在建筑居民用地区域较好，却难以区分部分山体
阴影和水体， ( TM2 + TM3) - ( TM4 + TM5)在山体和农林区域较好,却 难以区分部分建筑居民用地和水体。
多波段法：
利用水体在不同波段上的光谱特性， 通过多波段之间
的组合运算来增强影像中的水体信息， 从而易于从其 他地物中分离提取出水体。
单波段法
单波段法主要选取对水陆界反映较好的 Landsat-7 的ETM+的第四或五波段， 即近红外和中红外波段， 利用阈值法对水体进行提取。 TM5〈T（阈值） 在第五波段水体和非水体有明显的区别，该法利用 了水体在这两个波段上的强吸收特性， 以及植被、 土壤在这两个波段较高的反射特性。 由于山体阴影的影响， 使得中红外在阴坡面的反射 能量特别低， 从而造成山体阴影在影像上呈现出明 显的暗色调，水体与阴影的混淆使得难以在单波段 上通过阈值法来提取水体。
水体的研究离不开对水体范围、界线的准确提取， 常用的 遥感影像水体信息提取方法主要有两类: 单波段法：
依据水体在 几个波段上光谱的不同特征以及其它地物
与水体的区别， 通过分析水体及背景地物的光谱值， 利用单个波段来提取 TM 影像中的水体信息 。单波段 阈值法简单可行， 却不易区分水体与阴影
多波段法
1.
遥感蚀变信息提取步骤
4、水体掩膜
方法一：对PC2选取一定的阈值进行分割 后在进行图像二值化，得到水体的掩膜。
方法二： ETM7/ETMl
3、云掩膜
采用TM1高端切割的方式
植被掩膜
水体掩膜
植被、云和 水体综合掩 膜
3.3 蚀变异常信息提 取
（一）羟基遥感异常的提 取
用ETM1、4、5、7波段做掩 模主成分分析，异常主分量 的本征向量应具特点是， TM7和TM4的贡献系数与 TM5的贡献系数符号相反。
202X
二、遥感蚀变信 息提取的国内外 研究现状
单击此处添加文本具体内容，简明扼要地 阐述你的观点
国外
1998 年，Rutz’ Armenta ，J . R. 和Prol. Ledesma， R. M. 研 究了提高TM 图像的热液蚀变矿物 的光谱响应的方法；
2003年，Crosta利 用具有更高分辨率的 ASTER数据对阿根廷 巴塔哥尼亚地区的热 液型金矿床蚀变进行 了研究等。
弱信息色度与饱和度调整（HSI）。
3 基于 ETM+数据 的蚀变信息 提取
在本次基于ETM+数据的蚀变信息提取 的研究,我主要采取主成分分析的方法， 辅助波段比值，掩膜，阈值分割，中值 滤波等手段对研究区的矿化蚀变信息进 行了提取。
3.1 ETM数据检查
通过乘法形成边框二值图像：ETMl×ETM5(0， 1，0，255)。括弧中四个参数的意义是，从 运算后的Min=0，Max≥l；拉伸为边框二值 图像的Min=0，Max=255。
1.3 遥感图像的波段选择
常常利用彩色合成的方法对多光谱图像进行处 理，以得到彩色图像。由于不同波段反映的地 质现象不同，选择最佳波段组合进行彩色合成 显得尤为重要。
高分一号卫星遥感数据的水体信息提取
近年来,随着卫星遥感技术的不断进步,我国相关研究机构对遥感实验不断进行探索,越来越多的专家学者将卫星遥感技术应用在水体监测、调查与应用等多个方面,对卫星遥感影像数据的水体信息提取进行了大量研究[1-2]。
丁凤以Lands at 卫星遥感影像信息为数据源,研究了新型的归一化差分水体指数(N or m al i z ed D i f f er ence W at erI ndex ,N D W I ),可以用于水体信息的便捷迅速提取。
查车等充分运用面向对象方法,分别提取了SPO T5,R apdEye 等卫星遥感影像的水体信息,这其中以天绘一号卫星遥感影像数据为数据源的水体信息的提取精度最高。
胡卫国则使用归一化差分植被指数(N or m al i z ed D i f f er ence V eget at i on I ndex ,N D V I )与N D W I 进行资源一号卫星遥感影像数据的水体信息提取研究,并认为决策树方法更适用于02C 星遥感影像数据的水体信息提取。
笔者利用高分一号(G F-1)卫星遥感影像数据,对水体信息提取进行了研究。
1高分一号卫星遥感影像数据介绍及预处理1.1高分一号卫星遥感影像数据介绍高分一号卫星搭载了2台分辨率为2m 全色、8m 多光谱相机和16m 多光谱宽幅相机(由4台透射式CCD 相机组成,分别为W FV 1~W FV 4)。
其中2m /8m 相机的幅宽为70km ,16m 相机的幅宽为800km [3]。
由于高分一号卫星的重访周期为4天,而其他具有类似空间分辨率的卫星的重访周期大多为10余天,因此与其他遥感卫星相比,高分一号卫星在空间分辨率和时间分辨率上具有双重优势。
1.2高分一号卫星遥感影像数据预处理本文采用的研究数据为滁州市G F-1W FV 多光谱遥感影像数据,行政区划数据为滁州市s hp 文件数据。
因本文所研究的区域属于丘陵和平原的综合地区,故需要对原始遥感影像先进行几何校正,并在使用前对所获得的遥感影像进行正射校正。
基于深度学习的遥感影像自然资源信息自动提取技术研究
基于深度学习的遥感影像自然资源信息自动提取技术研究摘要：遥感影像作为丰富的地面载体，可以为自然资源监测监管等业务提供影像支撑。
遥感技术能够全面、快速、有效地探查自然资源的分布情况，帮助自然资源部门摸清自然资源现状，及时掌握自然资源变化信息，辅助行使“两统一”职责。
当前，遥感已成为自然资源调查监管的重要手段。
遥感影像解译技术是随着遥感技术的产生发展而来的。
目前，精准的遥感信息提取主要靠人工目视解译来完成。
面对海量、多源、多时相的遥感影像数据，低效率的人工解译已经无法满足快速获取信息的需求。
为了建立高效的自然资源遥感监测服务体系，迫切需要开展高精度自动化信息提取技术研究，实现目标快速识别和信息提取。
关键词：深度学习；遥感影像；自然资源；信息自动提取技术1遥感影像配准中常用网络结构相较于早期的浅层神经网络，深层神经网络具有更多的隐藏层。
一般认为，网络隐藏层越多，其对复杂函数的拟合效果越好，即深层神经网络能够学习到数据更为本质的特征。
随着深度学习技术的不断发展，越来越多神经网络被应用于遥感影像处理领域。
其中，卷积神经网络CNN(Convolutional Neural Networks)、全卷积神经网络FCN(Fully Convolutional Networks)、孪生神经网络（Siamese Networks)是遥感影像配准中较为常用的网络结构。
CNN由卷积层、池化层与全连接层构成。
卷积层负责提取影像局部特征，池化层通过对提取特征进行下采样，以实现减少数据量，抑制模型过拟合的目的。
CNN通过多层次的“卷积—池化”操作提取影像深层语义特征，再由网络末端的全连接层对提取到的局部特征进行整合并输出分类结果。
由于卷积操作得到的特征仅仅与影像局部区域有关，所以CNN提取到的特征通常具有强鲁棒性。
FCN在CNN的基础上，进行了如下改动：（1）将全连接层替换为卷积层，使网络的输入数据尺寸不受约束；（2）引入转置卷积层，可以对压缩后的特征图进行上采样，增大数据尺寸，以实现对影像所有像元的分类。
ASTER数据处理
ASTER数据处理一、概述ASTER（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer）是一种遥感传感器，由美国航空航天局（NASA）和日本国家航空航天局（JAXA）合作开发。
它可以获取地球表面的热辐射和反射辐射数据，为地球科学研究提供了重要的信息。
二、数据获取ASTER数据可以通过多种方式获取，包括卫星数据下载、数据购买以及数据订阅服务等。
用户可以根据自己的需求选择合适的获取方式。
三、数据预处理1. 数据格式转换：ASTER数据通常以原始数据格式（例如HDF）提供，需要将其转换为常用的格式（例如GeoTIFF）以方便后续处理和分析。
2. 大气校正：由于大气对热辐射和反射辐射的影响，需要进行大气校正来消除大气影响，以获得准确的地表温度和反射率数据。
3. 辐射定标：对ASTER数据进行辐射定标是必要的，以将原始数据转换为物理量。
这包括对传感器响应进行校准以及考虑地球-太阳距离和太阳辐射的变化等因素。
4. 几何校正：对ASTER数据进行几何校正是为了纠正由于卫星姿态、地球曲率和地形变形等因素引起的图像畸变，以获得准确的地理位置信息。
四、数据处理与分析1. 地表温度计算：通过应用热辐射模型和大气校正后的ASTER数据，可以计算地表温度，为热环境研究和资源管理提供重要参考。
2. 地表反射率计算：通过应用辐射定标后的ASTER数据，可以计算地表反射率，用于土地覆盖分类、植被监测和环境变化分析等领域。
3. 特征提取：利用ASTER数据的多光谱和高光谱特性，可以提取地表特征，如植被指数、土壤含水量、矿物质含量等，为地质勘探、农业监测和环境评估提供支持。
4. 数据融合：将ASTER数据与其他遥感数据（如Landsat、MODIS等）进行融合，可以提高数据的空间分辨率和时序分辨率，为更精细的分析和应用提供基础。
五、数据可视化与结果输出通过数据可视化工具（如ENVI、ArcGIS等），可以将ASTER数据进行可视化展示，生成地表温度、反射率、特征图像等。
遥感图像信息提取方法综述
遥感图像信息提取方法综述遥感图像分析遥感实际上是通过接收（包括主动接收和被动接收方式）探测目标物电磁辐射信息的强弱来表征的，它可以转化为图像的形式以相片或数字图像表现。
多波段影像是用多波段遥感器对同一目标（或地区）一次同步摄影或扫描获得的若干幅波段不同的影像。
在遥感影像处理分析过程中，可供利用的影像特征包括：光谱特征、空间特征、极化特征和时间特性。
在影像要素中，除色调/彩色与物体的波谱特征有直接的关系外，其余大多与物体的空间特征有关。
像元的色调/彩色或波谱特征是最基本的影像要素，如果物体之间或物体与背景之间没有色调/彩色上的差异的话，他们的鉴别就无从说起。
其次的影像要素有大小、形状和纹理，它们是构成某种物体或现象的元色调/彩色在空间（即影像）上分布的产物。
物体的大小与影像比例尺密切相关；物体影像的形状是物体固有的属性；而纹理则是一组影像中的色调/彩色变化重复出现的产物，一般会给人以影像粗糙或平滑的视觉印象，在区分不同物体和现象时起重要作用。
第三级影像要素包括图形、高度和阴影三者，图形往往是一些人工和自然现象所特有的影像特征。
1、遥感信息提取方法分类常用的遥感信息提取的方法有两大类：一是目视解译，二是计算机信息提取。
1.1目视解译目视解译是指利用图像的影像特征（色调或色彩，即波谱特征）和空间特征（形状、大小、阴影、纹理、图形、位置和布局），与多种非遥感信息资料（如地形图、各种专题图）组合，运用其相关规律，进行由此及彼、由表及里、去伪存真的综合分析和逻辑推理的思维过程。
早期的目视解译多是纯人工在相片上解译，后来发展为人机交互方式，并应用一系列图像处理方法进行影像的增强，提高影像的视觉效果后在计算机屏幕上解译。
1）遥感影像目视解译原则遥感影像目视解译的原则是先“宏观”后“微观”；先“整体”后“局部”；先“已知”后“未知”；先“易”后“难”等。
一般判读顺序为，在中小比例尺像片上通常首先判读水系，确定水系的位置和流向，再根据水系确定分水岭的位置，区分流域范围，然后再判读大片农田的位置、居民点的分布和交通道路。
遥感影像提取水体的方法
遥感影像提取水体的方法遥感技术是一种高效准确的数据获取工具，它在水文学、环境科学和灾害管理等领域具有广泛的应用。
使用遥感技术提取水体是一种在遥感图像处理中常用的方法，因为它可以快速而准确地分析和检测区域中的水体。
以下是关于遥感影像提取水体的10种常见方法：1. 基于阈值法的水体检测方法阈值法是一种简单的遥感图像处理方法，它可以根据像元值的大小为图像中的不同对象分配不同的像元值。
在水体提取中，阈值将像素分为水和非水两个类别。
这种方法在成像分辨率相对较高的遥感图像中表现良好。
2. 基于形态学的水体检测方法形态学方法是一种以数学中的形态学为基础的图像处理方法，它可以消除噪声、填补空洞并修复边缘中的小孔。
在水体提取中，这种方法可以有效地分离与清晰未清晰水体，精准提取水体边界。
3. 基于纹理特征的水体检测方法纹理特征是描述像素之间空间约束关系的一种特征。
在水体提取中，通过核密度、图像风貌、局部变异和纹理梯度等方法可以提取水体。
4. 基于峰度的水体检测方法峰度是统计学中一个用于描述概率分布的形式的参数。
在水体提取中，根据图像中每个像素值周围像素的峰度值，可以将像素分类，从而识别水体。
5. 基于基准反射率的水体检测方法水体在不同波段下的反射率特征是有别于非水体的。
在水体提取中，可以利用这一特点进行分类并获得水体形态特征。
6. 基于物理模型的水体检测方法将自然界中的物理过程和遥感图像处理方法结合起来，就可以使用基于物理模型的水体检测方法。
这种方法包括利用水体吸收的方法、利用水体散射的方法、利用水体反射的方法、利用水体温度的方法等。
7. 基于垂直植被指数的水体检测方法垂直植被指数（NDVI）是反映植被状态的指数，它可以有效地分析水体和非水体之间的差异。
在水体提取中，可以使用NDVI的变化来分离水体和非水体区域。
8. 基于人工神经网络的水体检测方法人工神经网络（ANN）是一种模拟人脑信息处理机制的数学模型，它可以用于分类和识别任务。
高分辨率遥感图像中的水体提取方法研究与实验
高分辨率遥感图像中的水体提取方法研究与实验[导言]在当今社会，高分辨率遥感图像在水资源管理、环境保护、城市规划等方面发挥着重要作用。
而水体提取是高分辨率遥感图像处理中的一项关键任务。
本文将对高分辨率遥感图像中水体提取的方法进行研究，并进行实验验证。
[引言]高分辨率遥感图像中的水体提取是指从遥感图像中准确、自动地识别和提取出水体区域。
水体提取在许多领域中都有着重要的应用，如水资源管理、环境监测、水生态研究等。
然而，由于高分辨率遥感图像中水体与周围地物的差异不大，水体提取一直是一项具有挑战性的任务。
[主体部分]一、传统方法传统的水体提取方法主要基于图像的颜色、纹理和形状等特征。
通过设定特定的阈值或使用像素级分类算法，传统方法可以得到比较准确的水体提取结果。
然而，由于高分辨率遥感图像中的水体与周围地物在颜色、纹理上差异不大，传统方法对于复杂背景下的水体提取效果较差。
二、基于机器学习的方法随着机器学习技术的发展，基于机器学习的水体提取方法逐渐得到应用。
常用的机器学习算法包括支持向量机（SVM）、随机森林（Random Forest）以及深度学习方法如卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）等。
1. 支持向量机（SVM）支持向量机是一种常用的机器学习方法，其在图像分类和目标识别中有广泛应用。
在水体提取中，SVM可以根据图像的特征学习水体和非水体之间的分界面，并根据学习到的分类模型自动提取水体区域。
通过合理选择特征和优化分类模型，SVM在水体提取中可以取得较好的效果。
2. 随机森林（Random Forest）随机森林是一种集成学习算法，通过构建多个决策树并综合它们的结果来达到更好的分类效果。
在水体提取中，随机森林可以根据图像特征学习水体和非水体之间的区别，并通过综合多个决策树的结果来提取水体区域。
相比于SVM，随机森林更加适用于复杂地形和背景的水体提取。
3. 卷积神经网络（CNN）卷积神经网络是近年来在图像处理领域取得突破性成果的深度学习算法。
一种基于投票法融合的ASTER遥感影像水体提取方法
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊｉｓ ． Ｏ Ｏ １ ７ ２ １ ． ２ ０ ０ ｏ ： ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ 一３ ７ ． ０ ２ ０ ． １
ｔ ｅ ｆｎ ｌ ｐ ｏ ｔ ｒｗａ ｂ ａ ｎ ｄ ｆ ｏ ｔ ｅ ｄ ｃｓｖ ｕ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌ． ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅｐ ｏ ｏ ｅ ｔ ｏ ａ ｈ ｉ ａ ｍａ ｆｗａ ｅ ｓｏ ｔ ｉ ｅ ｍ ｈ ｅ ｉｉ ｅ ｆ ｓｏ ｅ ｕ ｔ Ｔｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｒ ｐ ｓ ｄ ｍｅ ｈ ｄ ｃ ｎ ｒ ａ ｒ
ｔ ｌｓ ｉ ｅ ｔ ｅ ｓｎ ｍａ ｅ ． ｅ ｔｅｍａｏ ｉ ｏｉｇ ｗａ ｄ ｐ ｅ ｏｆ ｓ ｈ ｂ ｖ ｈ ｅ ｌｓｉｉａｉｎ ｒ ｓ ｌｓ Ｆｉａｌ ， ｏ ｃａ ｓｆ ｒｍｏ ｅｓｎ ｉｇ ｉ ｇ ｓ Ｔｈ ｎ，ｈ ｊｒｔ ｖ ｔｎ ｓａ ａ ｔｄ ｔ ｕ ｅｔ ｅａ ｏ ｅｔ ｒｅｃａ ｓｆ ｔ ｅ ｕｔ． ｎ ｌ ｙ ｙ ｃ ｏ ｙ
中图分类号 ：Ｐ ９ Ｔ ７
文献标识码 ： Ａ
文 章编 号 ：０ ０ １７ ２ １ ） ２ —０ ５ — ０ １０ —３ ７ （０ ２ １ ０ ０ １ ６
Ａ ｅ ｈ ｄ ｏ ａ ｅ ｔ ａ ｔｏ ｓ ｄ ｏ ｔｎｇ Ｍ ｅ ｈ ｄ Ｍ ｔ ｏ ｆＷ ｔ ｒ Ｅｘ ｒ ｃ ｉ ｎ Ｂａ ｅ ｎ Ｖｏ ｉ ｔ ｏ
Ａ ｓｒ ｃ ： ｍｏ ｅ ｓ ｎ ｉ ｇ ｉ ａ ｅ ｙ ｐ ａ ｓ ａ ｐ ｒ ａ ｔｒ ｌ ｔ ｒ ｒ ｓ ｕ ｃ ｓ ｓ ｒ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ ｆｏ ｄ ｎ ｔ ｒｎ ． ｔａ ｔｎ ｂ ｔ ａ ｔ Ｒｅ ｔ ｅ ｓｎ ｍ ｇ ｒ ｌｙ ｎ ｉ ｏ ｔ ｎ ｏ ｅ ｉ ｗａ ｅ ｅ ｏ ｒ ｅ ｕ ｖ ｙ ｎ ｎ ｌ ｏ ｓ ｍｏ ｉ ｉ ｇ Ｅｘ ｒ ｃ ｉ ｇ ｍ ｎ ｏ ｗａ ｅ ｒ ｍ ｅ ｔ ｅ ｓｎ ｇ ｓ ａ ｅ ｏ ｔ ｎ ｆ ｃ ｄ ｗｉｈ ｓ ｍ ｅ ｐ ｏ ｌｍｓ ｓ ｃ ｓｔ ｅ ｐ ｒｕ ｂ ｔｏ ｆｓ ａ ｏ ， ｈ ｅ ｋ ｇ ｆｎ ｒ ｔ ｒ ｆｏ ｒ ｍｏ ｅ ｓ ｎ ｉｇ ｉ ｍａ ｅ ｒ ｆｅ ａ ｅ ｔ ｏ ｒ ｂ ｅ ， ｕ ｈ ａ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｄ ｗ ｔ ｅ ｌａ ａ ｅ ｏ ａ — ｒ ｗ ｔ ｒ ｅ １ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｌ ｔ ｔ ｎ ｆ ｓｎ ｌ ｐ ｒ ａ ｈ， ｈ ｕ ｈ ｆｃａ ｓｆｅ ｎ ｅ ｒ ｔ ｎ ｗａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ａ ｄ ａ ｎ ｖ ｌ ｏ ｗａ ｅ ｔａ． ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｉ ａ ｉ ｓ ｏ ｉ ｇ ｅ ａ ｐ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｇ ｔｏ ｌｓ ｉ ｒ ｉ ｔｇ ａ ｉ ｓ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｎ ｏ ｅ ｍｉ ｏ ｉ ｏ ｗａ ｅ ｘ ｒ ｃ ｉｎ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ａ ｅ ｎ ｖ ｔｎ ． ｒ ｔ Ｂ ｇ ｉ ｇ Ｒａ ｄ ｍ ｏ ｅ ｔ ｎ ｕ ａ ｔｃａ ｓｆｅ ｓ ｗｅ ｅ ｕ ｅ ｔｒｅ ｔａ ｔ ｌｏ ｉ ｏ ｈ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｉ ｇ Ｆｉｓ ｌ ａ ｇ ｎ ， ｎ ｏ Ｆ ｒ ｓ ｓ ａ ｄ Ｎｅ ｒ ｌＮｅ ｌ ｓ ｉ ｒ ｒ ｓ ｄ ｙ， ｉ
无人机遥感数据处理中的水体提取技术
无人机遥感数据处理中的水体提取技术随着无人机遥感技术的不断发展，无人机遥感数据在水资源管理、环境保护、气象预警等领域得到了越来越广泛的应用。
水体是地球表面重要的自然资源之一，对于水体的提取与监测具有重要的研究意义和应用价值。
在无人机遥感数据处理中，水体提取技术是一个重要的研究领域。
本文将围绕无人机遥感数据处理中的水体提取技术展开讨论。
一、无人机遥感数据的获取无人机遥感数据是指采用无人机设备获取的地理信息数据。
相对于传统的航空遥感数据，无人机遥感数据获取具有成本低、分辨率高、灵活性强等优势。
无人机遥感图像包括光学影像和热红外影像，其中光学影像在水体提取中具有重要的作用。
二、水体提取技术的研究现状在无人机遥感数据处理中，水体提取技术研究主要涉及到影像预处理和水体提取两个方面。
影像预处理包括影像的几何校正、辐射定标和大气校正等，旨在消除噪声、增强水体边缘等信息。
水体提取包括阈值法、光谱指数法、机器学习等方法。
阈值法是最简单和常见的水体提取方法，它通过将像元亮度值与特定阈值比较，将水体与非水体区分开来。
但是，阈值的选择对结果影响较大，对于水体不规则边缘的提取效果不尽如人意。
光谱指数法通过选取合适的波段组合进行计算，使水体与非水体在光谱组合中呈现出不同的反射率特征，从而实现水体的提取。
但是，光谱指数法的效果受到多种因素的影响，如传感器波段数量、反射率特征等。
机器学习方法是一种较新颖的水体提取方法，它通过训练样本来构建分类器，从而实现水体的自动提取。
但是，训练样本的选择、数量和质量会直接影响分类器的性能。
三、面临的挑战及发展趋势无人机遥感数据处理中的水体提取技术仍面临一些挑战，如传感器质量、数据获取成本、水体形态复杂等。
未来，该领域的发展趋势将朝着以下几个方向发展：1. 深度学习技术在水体提取中的应用，将提高水体提取的精度和效率；2. 结合多源数据，如航空遥感数据、人工智能数据，实现水体提取的全面性和高精度性；3. 引入数据可视化和三维建模技术，增强水体提取的视觉表现力和可操作性。
遥感影像水体提取研究综述
遥感影像水体提取研究综述在过去的几十年里，随着远程感测技术的发展，遥感技术已经成为研究地理空间环境和自然资源的理想方法。
其中最令人瞩目的是水体提取技术。
在水体影像中，大量的水体和陆地目标可以被识别出来。
它能帮助用户分析水体类型、水体分布、水体面积和其他重要信息。
本文综述了近年来在遥感影像水体提取技术方面的研究，旨在帮助研究人员了解最新的水体提取技术。
一、遥感影像分类技术文献综述发现，遥感影像分类技术在水体定位技术中发挥了重要作用。
它能确定水体的边缘，这有助于提取水体。
分类技术可以提取地物的像素分布，使用多光谱、多角度和高分辨率影像来进行分类，从而获得更加精确的结果。
传统的分类技术包括像素分类、支持向量机（SVM）、最大熵和朴素贝叶斯，也被称为机器学习方法。
另外，最近的研究表明，深度学习技术，特别是卷积神经网络（CNN），在水体提取方面具有很高的性能。
二、特征提取技术特征提取技术是一种重要的水体提取技术，它包括局部特征检测和全局特征提取。
局部特征检测（如轮廓、梯度、窗口大小等）可以提取水体特有的形状和结构信息，从而更准确地识别水体。
全局特征提取技术，如影像聚类分析、颜色直方图、图像矩阵和图像熵等，可以提取出图像的更为抽象的特征，这有助于更准确地识别水体。
三、综合技术结合现有技术，一些研究者提出了基于综合技术的水体提取方法，例如基于统计和机器学习的综合方法及其应用，基于统计学习的综合模式，基于统计的综合技术和基于支持向量机的综合技术。
这种技术不仅能够有效地提取水体，还能够实现水体和非水体的分类，使得整个系统的准确率更高。
四、未来研究未来的研究需要深入探讨遥感影像水体提取技术的可行性和可靠性，重点探讨智能化技术，如深度学习技术、计算机视觉和机器学习方法，以及遥感影像分类技术和特征提取技术。
同时，未来也将重点研究低光强度环境下的水体提取技术和多光谱影像技术，以及处理复杂环境中的水体遥感影像技术，以获取更准确的水体边界。
遥感技术在气候变化研究中的应用考核试卷
B.大气散射
C.地表粗糙度
D.数据处理过程中的算法选择
( )
8.遥感技术可以用来监测以下哪些与气候变化相关的极端天气事件？
A.洪水
B.干旱
C.飓风
D.雪灾
( )
9.以下哪些遥感平台常用于气候变化研究？
A.气象卫星
B.陆地卫星
C.航空遥感
D.近地面遥感
( )
10.遥感图像中，哪些波段对土壤湿度较为敏感？
A.可见光波段
B.短波红外波段
C.中波红外波段
D.微波波段
( )
11.以下哪些指数可以用来评估干旱程度？
A.归一化植被指数（NDVI）
B.土壤调节植被指数（SAVI）
C.热红外指数（TIR）
D.水体指数（NDWI）
( )
12.在遥感监测气候变化时，以下哪些分辨率是重要的？
A.空间分辨率
B.波段分辨率
A.空间分辨率
B.波段分辨率
C.时间分辨率
D.光谱分辨率
( )
20.下列哪项不是利用遥感技术进行气候变化研究的主要优势？
A.大范围监测
B.实时性
C.高成本效益
D.高时间分辨率
( )
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.遥感技术在气候变化研究中可以提供以下哪些类型的信息？
A.地表温度
B.植被覆盖
C.大气成分
D.海平面高度
( )
2.以下哪些因素会影响遥感数据在气候变化研究中的应用效果？
A.大气校正
B.地表反射率
C.云层遮挡
D.传感器类型
( )
基于深度学习的遥感水体信息提取研究
基于深度学习的遥感水体信息提取研究基于深度学习的遥感水体信息提取研究摘要：遥感技术在水体信息提取中具有广泛的应用前景，然而传统的遥感水体信息提取方法存在着一定的局限性。
本文提出了一种基于深度学习的遥感水体信息提取方法，通过使用深度卷积神经网络（CNN）来提取水体的特征，并用多层感知器（MLP）进行分类。
实验结果表明，深度学习可以有效地从遥感影像中提取水体信息，具有较高的准确性和泛化能力。
1. 引言水资源是地球上最为宝贵的资源之一，对于生态系统的平衡和人类的生存都起着至关重要的作用。
随着遥感技术的发展，遥感影像成为了获取水体信息的重要工具之一。
准确地提取遥感影像中的水体信息对于水资源管理和环境保护具有重要意义。
然而，传统的基于像元的分类方法往往无法准确提取水体信息，因此需要寻找更有效的方法来应对这个问题。
2. 深度学习及其在遥感中的应用深度学习是一种模仿人脑神经网络工作原理的机器学习方法，它能够从大量的训练数据中学习到高层次的抽象特征。
近年来，深度学习在图像识别、目标检测等领域取得了显著的成果。
在遥感领域，深度学习也被广泛应用于土地利用分类、目标提取等任务中，取得了令人瞩目的效果。
3. 基于深度学习的遥感水体信息提取方法本文提出了一种基于深度学习的遥感水体信息提取方法。
首先，将遥感影像进行预处理，包括辐射校正、大气校正等。
然后，使用深度卷积神经网络来提取水体的特征。
深度卷积神经网络通过堆叠多个卷积层和池化层来构建，能够从原始图像中学习到具有局部感知能力的特征。
最后，利用多层感知器进行水体的分类，并根据分类结果生成水体信息图。
4. 实验结果与分析本文使用了包括Landsat TM、Sentinel-2等多种遥感影像数据集进行实验。
对于每个数据集，我们随机选取了一部分样本进行训练，并利用剩余的样本进行测试。
实验结果表明，基于深度学习的遥感水体信息提取方法在准确性和泛化能力上明显优于传统的方法。
与传统的基于像元的分类方法相比，深度学习方法能够更好地区分出水体和其他地物，提取出更精确的水体信息。
利用改进的归一化差异水体指数提取水体信息的研究
利用改进的归一化差异水体指数提取水体信息的研究一、本文概述随着遥感技术的快速发展，水体信息的提取已经成为环境监测、城市规划、灾害预警等多个领域的重要研究内容。
近年来，归一化差异水体指数（Normalized Difference Water Index, NDWI）作为一种有效的水体提取方法，受到了广泛关注。
然而，传统的NDWI方法在某些复杂环境下，如高植被覆盖区、高盐度水域等，可能会受到干扰，导致提取结果的不准确。
因此，本文旨在研究并改进归一化差异水体指数，以提高水体信息的提取精度和稳定性。
本文首先回顾了归一化差异水体指数的发展历程和应用现状，分析了其存在的局限性和挑战。
在此基础上，提出了一种改进的归一化差异水体指数方法，通过引入多光谱遥感数据的更多波段信息，优化指数计算过程，以增强其对复杂环境的适应性。
接着，本文详细阐述了改进后的归一化差异水体指数的计算原理和实现步骤，并通过实验验证其在不同类型水体提取中的有效性。
实验结果表明，相比传统方法，改进后的归一化差异水体指数在提取精度、抗干扰能力和稳定性等方面均有明显提升。
本文探讨了改进后的归一化差异水体指数在实际应用中的潜力和局限性，为未来的研究提供了有益的参考。
本文的研究不仅有助于提升遥感技术在水体信息提取中的应用水平，也为相关领域的实践提供了理论支持和技术指导。
二、相关理论和技术在提取水体信息的研究中，归一化差异水体指数（Normalized Difference Water Index, NDWI）已成为一种广泛使用的遥感技术。
该指数基于水体在红光和近红外波段反射特性的差异，通过特定的数学运算来强化水体信息，从而有效地从遥感影像中提取出水体区域。
然而，传统的NDWI在某些复杂环境下，如高植被覆盖区或浑浊水体区域，可能面临提取精度不足的问题。
因此，本研究提出了改进的归一化差异水体指数（Modified Normalized Difference Water Index, MNDWI），旨在提高水体提取的准确性和鲁棒性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
收稿日期:2008206204;修订日期:2008208225基金项目:安徽省教育厅自然科学基金资助项目(K J 2007B219);安徽省教育厅教学研究项目(2007J YXM208)。
作者简介:黄海波(1982-)男,硕士研究生,主要从事遥感图像处理、土地利用/覆盖变化研究。
E 2mail :hhb1001@ 。
ASTER 遥感影像水体信息提取方法研究黄海波1,2,赵 萍1,2,陈志英1,郭 伟1,2(1.安徽师范大学国土资源与旅游学院,安徽芜湖 241000;2.安徽师范大学GIS 重点实验室,安徽芜湖 241000)摘要:以安徽省芜湖市为试验区,首先对试验区水体和其它各类地物的光谱特征进行分析,探讨水体在ASTER 遥感影像各个波段与其它地物之间的可分性,然后经过反复实验和分析,构建了基于波段阈值和谱间关系的水体提取模型:B2>B3,B1+B6<127,B3+B4<54和B3<24,最后将该方法提取结果与非监督分类、监督分类和植被指数法提取结果进行评价和比较。
实验结果表明该方法可较好地提取研究区各类水体,分类精度明显优于传统提取方法,且简单实用,但在对光谱特征分析过程中样本点选取要求较高。
关 键 词:ASTER ;水体信息提取;谱间关系中图分类号:TP 79 文献标志码:A 文章编号:100420323(2008)05205252041 引 言水资源分布的调查与监测是控制水污染和生态保护的前提,而卫星数据具有监测范围广、获取周期短、地物信息丰富的特点,对调查与监测水资源分布起着重要的作用。
国内外众多学者对水体遥感专题信息的提取进行了研究,如Bartolucci [1]等通过对Landsat MSS 数据的研究,指出MSS 波段中近红外波段为提取水体的最佳波段;秦其明[2]等通过像素的重组,在区域分割和边界跟踪的基础上,对卫星图像进行水体形状特征的抽取与描述,实现不同水体类型的识别;陈华芳[3]等对Landsat ETM +影像,分别采用了阈值法、差值法和阈值法的结合运用、多波段谱间关系法和阈值法的结合这3种方法对湿地进行识别;王志辉,易善祯[4]通过对5种不同水体提取模型(RV I ,NDV I ,NDWI ,MNDWI ,NDSI )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5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。
本文从水体的遥感信息光谱特征入手,分析各地物类型在ASTER 数据各个波段所记录的波谱信息情况差异,探讨水体与其它地物的区分方法。
ASTER 是搭载在Terra 卫星上的星载热量散发和反辐射仪,于1999年12月18日发射升空,由日本国际贸易和工业部制造。
ASTER 通过从可见光到热红外14个频道获取整个地表的高分辨解析图像数据-黑白立体照片,为多个相关的地球环境资源研究领域提供科学、实用的卫星数据。
其主要参数如表1[5]。
表1 ASTER 卫星主要参数表T able 1 Main parameters table of ASTER satellite波段B1B2B3N B4B5B6B7B8B9B10B11B12B13B14波长(um )0.520.630.76 1.6 2.145 2.185 2.235 2.295 2.368.1258.4758.92510.2510.950.630.690.86 1.7 2.185 2.225 2.285 2.365 2.438.4758.8259.27510.9511.65分辨率(m )1515153030303030309090909090第23卷 第5期2008年10月遥 感 技 术 与 应 用REMOTE SENSIN G TECHNOLOGY AND APPLICATION V ol.23 N o.5Oct.20082 试验区及其数据芜湖市位于安徽省东南部,地处长江下游南岸,中心地理坐标为119°21′E、31°20′N。
辖区水资源分布广泛、丰富,长江自城西南向东北缓缓流过,青弋江自东南向西北,穿城而过,汇入长江。
本文使用2003年4月11日过境的ASTER数据,景号为031/006,选择分辨率较好的前9个波段数据,并重采样为15m×15m像元大小,图像经过几何校正和辐射校正后,选取以800×1000像元的子影像作为研究区。
通过目视判定,将试验区地物类型分为5大类:水体、林地、耕地、居民点、道路及工矿用地(道路及工矿用地在ASTER遥感影像上所反映的光谱特征相似难以区分故归为一类)。
3 水体信息提取3.1 水体的影像特征分析卫星传感器主要通过接收和记录地球表面反射、发射的电磁波来获得地表各类地物的信息。
由于各类地物结构、组成及物理、化学性质的差异导致太阳光的吸收和反射的程度不同,它们在卫星传感器上所记录的电磁波谱信息也各有不同[6～10]。
水体在可见光范围内,其反射率总体上比较低,并随着波长的增大逐渐降低,到波长为0.8um时其反射率约为2%左右,到了波长为1.6um时水体几乎成为全吸收体,其相应的灰度值也非常低。
而且不同水体的水面性质、水体中悬浮物的性质和含量、水深和水底特性等不同,也会形成传感器上接收到的反射光谱特征存在差异[11]。
本试验区的水域主要包括长江水、湖泊水和一些水库、水塘等小块水域,且本区是城市环境下的水域,由于城市污染、悬浮泥沙和水生植物等的缘故,其在遥感影像上所记录的波谱信息也不同。
其中长江水成带状分布,纹理较为均匀,色调较浅,由于泥沙含量较其它类水体较高,故长江水对光谱的反射率较高些;市域范围内的湖泊和河流成线状或面状分布,色调较深,纹理相对复杂,由于环境污染水体呈富营养化,4月份水生植物较多,其光谱反射率应仅次于长江水。
而城郊结合部包括部分郊区范围内的水体较清澈,其光谱反射率应最小。
所以我们在对水体光谱特征进行分析时注意了不同水体的差异,样本的选取也包含了各类水体。
3.2 水体与背景地物的光谱特征分析在ASTER遥感影像上就每种地物类型取若干具有典型性的样本点加以统计的结果如表2。
根据各类地物类型的亮度平均值作出试验区各类地物波谱响应曲线如图1,图中折线表示各地物类型随波长增大其灰度变化的趋势。
图1 地物类型在各波段的平均灰度值折线图Fig.1 Average gray broken line of type of theearth’s surface in every b and表2 典型地物样本的灰度统计值T able2 G ray statistics of typical features samples水体(211)①MAX MIN AV E林地(170)MAX MIN AV E居民点(542)MAX MIN AV E道路及工矿(103)MAX MIN AV E耕地(323)MAX MIN AV EB1966375775460113657825590142906571 B268344553303683425422268110643844 B33318225434456127371334473704457 B417810402331432431763454402631 B516912322024402631653448312024 B617911371926442634703755362126 B715810301823412431623346311823 B814810321822472633693251311923 B9171113331823482834723250321823 注:①代表水体采样点的个数。
625 遥 感 技 术 与 应 用 第23卷 由表2和图1可见:总体上水体在ASTER影像上所记录的灰度值比较低,并随着波长的增大逐渐降低,是个递减的过程,到了第4波段以后水体几乎成为全吸收体,灰度值变化范围很小;林地和耕地变化趋势很相似,在前4个波段的变化率较水体要大,从1波段开始到4波段经历了一个极小值和一个极大值,从表2中可以看到林地和耕地3波段和4波段灰度值最小值的和比3、4波段中水体的灰度值最大值的和都要大,并且从4波段到9波段,林地和耕地灰度值的最小值都比水体灰度值的最大值都要大,由此说明可利用2波段和3波段之间的波谱关系B2>B3或B1-B3的大小将水体与其区别开来;居民点的灰度变化趋势和水体变化趋势很相似,从1波段到4波段是个递减的过程,但从表2中发现4波段到9波段居民点灰度值的最小值高于水体灰度值的最大值,由此说明水体和居民点易区分,利用B3+B4的大小或4-9波段的阈值即可;道路及工矿用地具有高反射率的特点,故在遥感影像上所记录的灰度值相对要比其它地物明显,特别是在前3个波段表现尤为突出,可利用限制B1+B6、B2+ B6或者B3+B6的大小将其与水体区分开来。
综上所述,水体与其它地物区分性比较好,但本试验区地物类型只分为5大类,故利用了3波段阈值防止其它没有细分的类和水体产生混淆。
3.3 水体自动提取通过以上分析可知,利用各地物类型波段阈值和谱间关系可将水体与其它地类区分开来。
反复实验最终确定最佳提取水体表达式为:B2>B3, B1+B6<127,B3+B4<54和B3<24,利用此模型即可实现对研究区水体的自动提取,结果如图2(见图版Ⅰ)所示。
4 结 语为了便于比较,利用传统的地物提取方法———监督分类、非监督分类和基于植被指数进行水体提取,结果见图3～图5(见图版Ⅰ)。
由图可见提取效果都不如利用谱间关系和谱间阈值相结合的方法精度高,从表3中可以看出基于谱间关系和阈值法提表3 水体分类试验的精度评价T able3 Accuracy assessment of category test in w ater body谱间关系和阈值法非监督分类监督分类植被指数生产者精度(%)94.0086.0088.0090.53用户精度(%)93.3781.3185.8086.11总体精度(%)92.0783.5283.1484.22 Kappa系数0.9150.8120.8350.867取的水体精度明显要高于其它分类方法,生产者精度、用户精度和总体精度达90%以上,其中Kappa 系数分别比非监督分类、监督分类和植被指数法高0.103、0.08和0.048。
但图2中右下角有一片旧工厂中部分被当作水体误提出来,主要是因为这块工厂由于固体物体废弃物的堆积,地面潮湿,其灰度和被污染的水体各波段灰度值很接近,笔者也将对此问题作出进一步的研究和探讨。
参考文献:[1] Bartolucci L A.Field Measurement s of t he Spectral Responseof Nature Waters[J].Photgrammeric Engineering and Re2mote Sensing,1977,XL III(5):5952598.[2] Qin Q M,Yuan Y H,Lu R J,et al.The Recognition of VariousT ypes of Water Bodies on Satellite Image[J].G eographical Re2search,2001,20(1):62267.[秦其明,袁吟欢,陆荣健.卫星图像中不同水体类型识别研究[J].地理研究,2001,20(1):62267.] [3]Chen F parison of Water Extraction Met hods inMountainous Plateau Region from TM Image[J].Remote Sensing Technology and Application,2004,19(6):4792483.[陈华芳.山地高原地区TM影像水体信息提取方法比较[J].遥感技术与应用,2004,19(6):4792483.][4] Wang Z H,Y i S parison and Research on t he DifferentIndex Models Used in Water Extraction by Remote Sensing [J].Science Technology and Engineering,2007,4(4):5342 537.[王志辉,易善祯.不同指数模型法在水体遥感提取中的比较研究[J].科学技术与工程,2007,4(4):5342537.][5] Xu H Q.Fast Information Extraction of Urban Built2up LandBased on t he Analysis of Spectral Signature and Normalized Difference Index[J].Geographical Research,2005,24(2): 3112320.[徐涵秋.基于谱间特征和归一化指数分析的城市建筑用地信息提取[J].地理研究,2005,24(2):3112320.] [6] Li H T,Tian Q J.An Introduction to ASTER Data and AS2TER Mission[J].Remote Sensing Information,2004,47(3): 53255.[李海涛,田庆久.ASTER数据产品的及其计划介绍[J].遥感信息,2004,47(3):53255.][7] Liu Y J,Yang Z D.The Principle and Arit hmetic of MODIS[M].Beijing:Science Press,2001.[刘玉洁,杨忠东.MODIS725第5期 黄海波等:ASTER遥感影像水体信息提取方法研究 遥感信息处理原理与算法[M].北京:科学出版社.2001.] [8] Peng D Z,Guo S L,Huang Y F,et al.Flood Disaster Monito2ring and Assessing System Based on MODIS and GIS[J].Journal of Wuhan University of Hydraulic and Electric Engi2 neering,2004,37(4):7210,31.[彭定志,郭生练,黄玉芳,等.基于MODIS和GIS的洪灾监测评估系统[J].武汉大学学报:工学版,2004,37(4):07210,31.][9] Wu S,Zhang Q W.Met hod and Model of Water Body Extrac2tion Based on Remote Sensing Data of MODIS[J].Computer &Digital Engineering,2005,33(7):01204.[吴赛,张秋文.基于MODIS遥感数据的水体提取方法及模型研究[J].计算机与数字高程,2005,33(7):01204.][10] Ding L D,Wu H,Wang C J,et al.Study of t he Water BodyExtracting from MODIS Images Based on Spectrum2photo2metric Met hod[J].Geomatics&Spatial Information Technol2 ogy,2006,29(6):25227.[丁莉东,吴昊,王长健,等.基于谱间关系的MODIS遥感影像水体提取研究[J].测绘与空间地理信息,2006,29(6):25227.][11] Mei A X,Qin Q M,Liu H P,et al.An Introduction RemoteSensing[M].BeiJing:Higher Education Press,2001.[梅安新,秦其明,刘慧平,等.遥感导论[M].北京:高等教育出版社,2001.]R esearch on the Method of Extracting W ater Body Inform ationfrom ASTER R emote Sensing Im ageHU AN G Hai2bo1,2,ZHAO Ping1,2,C H EN Zhi2ying1,GUO Wei1,2(1.Territori al Resources and Tourism,A nhui N orm al Uni versit y,W u H u241000,Chi na;2.Key L aboratory of GI S,A nhui N orm al U ni versit y,W u H u241000,Chi na)Abstract:To take Wuhu in Anhui p rovince for example.Firstly,t he aut hor analysed t he water body in Wu2 hu and t he spect ral characters of t he eart h’s surface,t hen,summarized every class separability of t he water information and t he eart h’s surface in every band of ASTER Remote Sensing Image,after repeated experi2 ment s and analysis const ructed t he ext racting model of water body which based on t hreshold of bands and relation of spect rum:B2>B3,B1+B6<127,B3+B4<54and B3<24.In t he end,t he aut hor compared and evaluated t he conclusion of ext racting model of water body wit h t he conclusion of unsupervised classifica2 tion,supervised classification and NDV I.The result of experiment indicated t hat t his met hod is feasible and more simple,but higher demands were needed in t he selected samples of t he analysing process of spect ral characters.K ey w ords:ASTER;Water body information ext racting;Spect ral characters825 遥 感 技 术 与 应 用 第23卷 。