水体提取方法

水体提取方法简单归纳总结

一、基于MODIS影像的几种提取方法。

最常用的水体提取方法：

波段阈值法、谱间关系法（波段组合法）和多光谱混合分析法

单波段阈值法是提取水体的最简单易行的方法。

基本原理：是利用水体在近红外波段上反射率较低,易与其它地物区分的特点,选取单一的红外波段, 通过反复试验, 确定一个灰度值,作为区分水体与其它地物的阈值即可。

缺点：是无法将水体与山区阴影区分开来,提取的水体往往比实际要多。

有些文献中叙述由于阀值随时间、地点变化的不确定性使得该方法具有局限性,但对于非山区的特定时相和区域里,尤其像MODIS 这样高光谱的遥感数据, 首先应选用阈值法进行试验,因为光谱的细分已经将上述问题大大减弱。若能获得较满意的提取效果,则很容易实现水体的自动提取。

对于用阈值法确实得不到理想效果的,则可以考虑谱间关系法和多光谱混合分析法。

利用谱间关系可建立的模型很多,如对波段进行如下组合运算CH7/CH6 ,CH7/CH5, CH6/CH5, 从而找出组合图像上水陆分界非常明显的影像。以CH7/CH6为例,可以采用如下方法剔除非水体: 在ENVI 软件下输入CH7 及CH6 波段, 运用波段计算功能,将公式CH7/CH6

输入,载入影像, 在放大窗口中,手工裁取明水水域范围, 生成多边形,对各多边形赋予一个感兴趣区( AOI) 文件, 并将其输出为EN-VI 等矢量文件即可。

对波段进行组合运算的目的,是为了增强水陆反差。MODIS 数据的波段 1 是红光区( 0. 62 ～0.67um) ,水体的反射率高于植被, 波段2 是近红外区( 0. 841 ～0. 876um) ,植被

的反射率明显高于水体,因此, 采用归一化植被指数NDVI( Normalized Difference Vegetation Index) 来进行处理可以增强水陆反差,其计算公式为:

DNVI= (CH2- CH1)/(CH2+ CH1) ( 1)

( 1) 式中CH1 ,CH2 分别为MODIS 数据波段1,2 的地表反射率。在NDVI 图像中,水体的ND-VI 值很低, 为负值,而植被、土壤的则较高,图像直方图表现为典型的双峰分布型。在此基础上,再通过选用阈值即可构建区分水体和植被、土壤的模型。

多光谱混合分析法主要是针对所选区域及其周围的典型地物( 如芦苇、林地、阴影、居民地等) 进行分析,标出它们在各波段上的光谱亮度值, 查找同一波段各地物的异同,必要时对各波段进行加、减、乘、除等运算, 找出唯有水体满足的关系, 由此构建水体的提取模型。

二、基于TM 遥感影像, 运用多种方法针对典型内陆淡水湿地的水体信息进行了提取实验,通过对实验结果的分析得出: 在面积的准确性、提取的准确度以及视觉效果3 种指标下,光谱分类法较其它方法效果要好,其次为单波段阈值分析法与植被指数法,较差的是多波段谱间关系法与水体指数法; 影响提取效果的主要原因是湿地水体提取不够完全,这是由影像的分辨率及湿地特殊的水文条件所造成的, 采用像元分解及多源遥感数据融合技术将成为提高水体提取精度的重要手段。

基于环境一号卫星影像的提取方法：

谱间关系法较适合地形起伏较小的地区，对于山地区域，山体易于阴影混淆。表2水体提取方法的模型与波段参数：