基于MNDWI水体指数的ASTER与ETM＋影像交互比较研究

世纪之交以来相继发射的各种新型传感器给遥感领域带来了一个新的热门课题,即多种传感器影像之间的交互比较（Cross Comparison）。通过3对同日过空的ASTER与ETM＋影像对,分别基于影像原始DN值、ICM模型反射率和IACM模型反射率数据来对这两种传感器影像的水体指数（MNDWI）进行综合对比,并提供了两种传感器MNDWI指数互为转换的关系方程。结果表明,ASTER与ETM＋影像分别基于三类数据（DN、ICM、IACM）计算的MNDWI指数间,均存在很强的线性相关关系,决定系数都大于或接近0.9。精度验证表明,ASTER与ETM＋影像MNDWI指数互为转换的关系方程具有很高的精度,其误差RMSE介于0.057-0.073之间;且以基于IACM模型反射率的结果最为稳定、精度最高。因此,推荐使用该模型数据来进行这两种传感器影像MNDWI指数的互为转换。

利用改进的归一化差异水体指数(MNDWI)提取水体信息的研究

在对M cfeeters提出的归一化差异水体指数(NDWI)分析的基础上,对构成该指数的波长组合进行了修改,提出了改进的归一化差异水体指数MNDWI(M odified NDWI),并分别将该指数在含不同水体类型的遥感影像进行了实验,大部分获得了比NDWI好的效果,特别是提取城镇范围内的水体。NDWI指数影像因往往混有城镇建筑用地信息而使得提取的水体范围和面积有所扩大。实验还发现MNDWI比NDWI更能够揭示水体微细特征,如悬浮沉积物的分布、水质的变化。另外,MNDWI可以很容易地区分阴影和水体,解决了水体提取中难于消除阴影的难题。

基于MNDWI的洞庭湖水域面积遥感监测

为了了解近年来洞庭湖水域面积的年际间变化趋势，探寻影响其变化的因素，作者采用改进的归一化差异水体指数法（MNDWI）对1996-2014年间9月份Landsat数据进行处理，提取了洞庭湖主要水域信息，并利用ARCGIS软件计算水域面积，统计分析变化规律。结果表明：洞庭湖主要湖区水域面积总体呈缩小趋势。初步分析其萎缩的可能原因，主要为泥沙的不断淤积、围湖造田、气候的剧烈变化和三峡工程蓄水运行等。

基于MNDWI的丹江口水库面积提取及其动态变化监测

丹江口水库因其优良的水质,相对稳定的输水量,以及地势上可以使水自流到北方地区等一些得天独厚的优势被选为南水北调中线工程的水源地。本文选取2002-2015年的42期Landsat TM/ETM+遥感影像,利用修正型归一化差异指数(MNDWI)提取14a的水库水域的面积变化的动态信息。结果表明,2005年9月丹江口水库大坝开始加高以后的水库面积开始增大;丹江口水库面积的四季变化研究中,秋季丹江口水库水域的面积变化幅度较大,冬季水库水域的面积变化幅度较小,春季和夏季的面积变化幅度相对稳定;丰水期(9-12月)的水库面积的变化幅度较大,枯水期(1-4月)与平水期(5-8月)的水库面积变化幅度较小,丰水期的水库面积总体上大于枯水期与平水期水库水域面积。加强对丹江口水库的水域面积与生态环境保护对我国水资源的空间调度有着十分重要的意义。

MNDWI和NDWI指数提取富营养化湖泊水体边界的对比研究

本研究基于Landsat 8 OLI卫星影像,采用云南省中部地区的5个湖泊,即滇池、抚仙湖、阳宗海、星云湖和杞麓湖作为研究对象,其中滇池、星云湖、杞麓湖是富营养化湖泊,比较了两种水体指数,NDWI和MNDWI提取湖泊水体边界的精确度。结果表明:由于近红外波段能够较好的区分植被和水体,但也带来了藻类覆盖的水域容易被误识别为植被的情况。因此,采用NDWI提取的富营养化湖泊水体面积比实际值偏小,中红外波段对水分含量较为敏感,在富营养化湖泊中采用该指数可以有效的区分陆地和水体,排除藻类的干扰。因此,MNDWI更适合用于富营养化湖泊的水体边界提取。

基于EVI和MNDWI指数的石羊河流域水体、植被时空变化特征

水体和植被是生态环境的重要自然要素,水体和植被的动态研究对认识干旱区生态环境的变化过程及保护和恢复具有重要的理论和实践意义。基于2001-2016年96期MODIS遥感数据和1992、1998、2004、2010、2016年5年Landsat遥感数据,提取EVI植被指数和改进的归一化水体指数(MNDWI),结合一元线性回归趋势分析方法对石羊河流域的水体和植被的时空变化特征进行了分析。结果表明,近16年来,流域植被EVI整体呈增加趋势,植被覆盖度上升,但随着季节变化,上、中、下游植被覆盖度变化分异明显; EVI植被指数年际变化倾向率与之一致。植被覆盖小幅增加地区占21. 5%(春)、14. 9%(夏)、8. 8%(秋),保持不变区域占流域总面积的52. 5%(春)、40. 2%(夏)、35. 0%(秋);此外,仍有轻度退化区和严重退化区。近25年来,研究区水域面积总体呈增大-减小-增大的波动变化趋势,1998年水域面积增大至725. 92 km^2,此后水域面积2010年减小至710. 11 km^2;但2010年以后水域面积又呈稳定增加趋势,水域面积2016年增加至723. 00 km^2。自然因素和人为因素是研究区水体和植被时空变化的驱动因素。

基于MNDWI/LSMM/K-T变换的淮河流域面状水体提取的比较研究——以南湾水库为例

水体提取是为开展水环境管理工作提供支持。本研究以淮河流域南湾湖水库为例,运用MNDWI、LSMM、K-T变换的3种提取方法分别进行淮河流域面状水体提取,并结合监督分类进行比较研究。研究结论:(1)MNDWI和LSMM的水体面积偏大且精度不高,并受阈值计算或端元选择影响其精度;(2)K-T变换较适宜用于面状水体提取中,其水体提取效率和精度较高;(3)应当综合考虑多方面因素,选取适当方式来提高水体提取精度,为后续工作开展做好准备。

基于Landsat影像的惠州海岸线近30年动态变化监测

广东省惠州市海岸线是我国南海海岸线的重要组成部分,其近30年的动态变化尚不明确。基于Google Earth Engine平台和1990—2020年的Landsat系列影像,该研究获取了惠州沿海1990—2020年改进的归一化差异水体指数(Modified Normalized Difference Water Index, MNDWI)和土地利用分布,提取了惠州市1990—2020年的海岸线,并分析其变化趋势。结果表明:(1)惠州市1990、2000、2010和2020年的海岸线长度分别为240.11、242.36、260.90和282.83 km。1990—2020年间,惠州海岸线的长度增加了42.72 km,增加主要发生在2000年之后。(2)1990—2020年,惠州2020年海岸线5 km缓冲区内,面积减少最多的是农用地,减少面积为146.47 km^(2),这主要受“退耕还林”政策和城镇扩张的影响;建设用地面积从20.40 km^(2)增加到135.46 km^(2),增加面积为115.06 km^(2)。(3)2010—2020年间惠州沿海开始出现蚝场,蚝场面积大约为10.28 km^(2)。

1977—2021年博斯腾湖大湖区湖岸线动态变化

湖泊岸线的动态变化可以表征湖泊的变化。以博斯腾湖大湖区为研究区,基于1977—2021年的Landsat遥感影像数据和实测水位资料,利用MNDWI法提取水体信息,运用岸线发育系数与岸线强度,分析研究区岸线动态变化,探讨影响研究区岸线动态变化的主要因素。研究结果表明:1977—2021年研究区岸线变化最明显的区域主要是研究区北岸。1977—1989年北岸岸线向南迁移的最大距离为0.93 km;1989—2003年北岸岸线向北迁移的最大距离为5.12 km;2003—2013年北岸岸线向南迁移的最大距离为5.46 km;2013—2021年北岸岸线向北迁移的最大距离为5.11 km。1977—1989年研究区岸线长度以1.55 km/a的速率逐渐缩短;1989—2002年岸线以16.34 km/a的速率持续增长;2002—2012年岸线以22.67 km/a的速率明显缩短;2012—2021年岸线以14.36 km/a的速率快速增长。年降水量、年均气温以及开都河径流量等自然要素是研究区岸线、水位和水面面积变化的主要自然因素。研究区岸线长度和曲折性受水位和水面面积的影响较为明显,1977—2021年研究区水位、水面面积和岸线长度的变化趋势基本一致。

基于多源多时相影像的鄱阳湖水体提取及时空变化分析

鄱阳湖水体面积受气候变化的影响呈现季节性变化,为了更好地探究其变化规律,提出了一种结合多时相雷达影像和光学数据的水体信息提取方法。以Sentinel-1A雷达影像和Sentinel-2光学影像为研究数据,首先对遥感影像集进行一系列数据预处理,利用Sentinel-1双极化水体指数(SDWI)和改进的归一化差异水体指数(MNDWI)分别提取出雷达影像和光学数据中湖区边界,并根据湖区范围计算出水体面积,从精度、时序和变化检测3个方面评价水体提取结果的准确性,对比分析湖区面积变化趋势,为鄱阳湖管理与保护提供科学的灾害预警。结果表明:①利用雷达影像和光学遥感数据提取鄱阳湖的水体结果基本一致,在提取农田、细小水体及有云区域时,雷达影像提取效果优于光学影像提取效果,说明借助雷达影像提取完整水体信息更具优势。②鄱阳湖平水期、丰水期和枯水期水体面积的均值分别为3686.49、4077.73、2612.81 km^(2),其中丰水期水量是枯水期水量的1.56倍。③雷达影像时序水体提取结果与星子站、都昌站、湖口站和康山站共4个水文站水位数据变化趋势具有较高的一致性,Pearson相关系数分别为0.89、0.87、0.90、0.81。

基于多源遥感数据的湖泊水体演变研究

以天津市静海区的团泊湖为研究对象,基于Landsat TM、OLI遥感数据,采用MNDWI指数提取湖泊水体,获得湖泊水体信息;根据土地利用类型转移矩阵和土地类型动态度这两种方法来分析土地利用类型的演变特征。结果表明,1995—2020年总体上湖泊水体面积减少。在1995—2020年这段时间内,城镇类型的土地面积增长最大,水体面积变化最小。植被面积减少较大,其中大部分转为城镇,少量转为水体。水体面积变化相对比较稳定,没有太大波动。

基于Landsat影像的1999—2019年鄱阳湖面积动态监测

鄱阳湖作为中国第一大淡水湖,近年来多次出现洪旱灾害。本研究基于1999—2019年间231个时相的Landsat遥感影像数据,通过单波段阈值法、多波段谱间关系法、归一化差异水体指数(NDWI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)提取鄱阳湖水体信息,定量分析1999—2019年鄱阳湖水域面积动态变化状况并探究其原因。结果表明,在4种水体提取方法中MNDWI提取鄱阳湖水体信息效果最佳;1999—2019年间鄱阳湖水域面积不断波动,每年最小水域面积整体呈现减少趋势,2019年低至863.31 km2,年际最大水域面积为最小水域面积的3.98倍,存在显著的季节性变化;鄱阳湖丰水年与枯水年以大约10年的周期交替出现,2003年以来多次出现枯水期的提前、延长与极端枯水位等现象。研究结果为该地的水资源开发利用,生态文明建设提供了重要参考依据。

直方图双峰法在遥感影像水体提取中的研究与改进

利用水体指数方法提取多光谱遥感数据中水域信息优势明显,应用广泛。然而在实现过程中,算法的选取依赖于特定的水域环境,移植性差。本文选取了我国东部5个地区冬夏两季的数据,基于Landsat 8/9卫星的光谱数据,使用改进的归一化水体指数(MNDWI)进行归一化处理,在此基础上研究了直方图双峰阈值法的不足之处并加以改进。试验结果表明,改进后的直方图双峰法提取水域信息精度明显提高,且不再依赖于特定的水域环境,适应性显著提高。

基于遥感指数的阳宗海流域影像分类提取

基于哨兵2号MSI多光谱数据产品,利用NDVI和MNDWI遥感指数分别提取分类样本区掩膜,在掩膜上构建样本来比较6种监督学习方法的分类效果,并统计分类地物像元所占面积和比例。结果显示:(1)较为复杂的情况下,MNDWI指数提取水体信息的效果要优于NDWI指数。(2)从整体上看,马氏距离法和最大似然法可以很好地区分和识别裸土与建筑像元的特征;除平行六面体法外的其他5种分类法均对植被的分类效果表现较优;水体分类效果最好的是马氏距离法;建筑分类效果最好的是最大似然法;裸土分类效果最优的是马氏距离法。(3)马氏距离法的精度和Kappa系数均为最高,分别是98.93%、0.9767;生产者精度和用户精度最高的分别为最大似然法和马氏距离法;平行六面体法的总体精度、Kappa系数、生产者精度和用户精度均为最低。(4)在阳宗海流域地区,裸土、植被和建筑面积分别为80.28、67.82和6.82 km2,建筑面积占比最小,阳宗海流域人口密度较低。

基于多源数据的山前水系提取实验:以济南市及邻区为例

河流水系的准确提取是研究构造地貌与水文地质的一项重要基础工作。以济南及邻区作为研究区,以SRTMDEM(shuttle radar topography mission digital elevation model)90 m分辨率原始高程数据和Landsat 8 OLI_TIRS卫星影像作为源数据,通过对比不同方法[数字高程模型(digital elevation model,DEM)、归一化差异水体指数(normalized difference water index,NDWI)、改进的归一化差异水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)]的特点及在各地貌区的应用效果,尝试了一种能够自动提取上述地区水系的方法。结果表明:在区内的山地丘陵区和平原区,所对应的最优水系提取方法分别为基于DEM和MNDWI的提取方法,二分区的分界线可通过地形起伏度进行确定。通过对比研究区的断层和水系分布,认为研究区内的早中更新世断裂对河流造成的影响已经衰减,并且河流已达到了新的平衡状态。

基于Landsat影像的纳木错湖面变化驱动力分析

文章以纳木错湖1991~2020年的Landsat卫星遥感数据为数据源,针对湖泊面积持续变化的问题,利用改进的归一化差异水体指数(MNDWI)及线性相关分析等方法,分析纳木错湖泊面积的变化状况及其驱动力因素。实验结果表明,1991~2020年纳木错湖泊面积呈扩张态势。湖区面积与降水量、温度和牲畜数量的回归分析表明,气温上升引起的冰川消融是湖泊扩张的主要驱动因素,降水是次要因素。

省域水上光伏发电潜力分析评估方法及应用

分布式光伏是土地资源紧张条件下推进“双碳”目标实现的重要途径。水上光伏作为近年来一种创新的分布式光伏开发方式受到了广泛关注,现行政策也对水上光伏开发做出了细致管理规定。提出一种基于遥感信息的水上光伏发电潜力评估方法,旨在为水上光伏发电资源与项目开发的科学论证和精准评估提供一种手段。方法基于开放的遥感影像处理平台获取遥感影像并计算水体指数,通过大津法确定阈值、提取全部水体面积,并利用制图工具ArcMap按照各项影响因素对水面面积逐级折减;然后通过将水体划分成若干格网,计算各格网内可安装光伏水体面积和可配置光伏装机容量;结合典型气象年太阳辐射数据得到水上光伏发电潜力;最后,计算不同开发率下水上光伏发电潜力。以江苏省为例进行了水上光伏发电潜力评估分析并进行了验证,提供了一种在省域范围进行水上光伏发电潜力评估的技术手段。

基于MODIS的2011年泰国洪涝受灾信息提取与分析

以MODIS反射率产品为数据源,分别采用NDVI法、谱间关系算法和水体指数法估算2011年11月2-9日泰国洪涝的受灾区域,并结合MODIS土地覆盖类型产品进行受灾区域分析。研究表明:采用改进的归一化水体指数提取泰国洪涝受灾区域准确性最高;作物是泰国受灾区域中面积最大的土地覆盖类型,达到了36.360%,主要分布在曼谷周边的中部地区,也是泰国最主要的作物分布区;MODIS数据用于提取洪涝受灾区域准确性较高,且具有较高的时间分辨率,可以在洪涝灾害中有效应用,迅速进行灾情评估。

基于面向对象的TM_LBV变换水体信息提取

以南京市为研究区,基于面向对象的分类方法,对TM影像进行LBV变换,选择B分量阈值进行水体信息提取.结果表明,水体信息提取精度为94.6%.与基于像元的B分量阈值法和基于像元及面向对象的改进的归一化水体指数(MNDWI)阈值法相比,该方法提取水体信息快速准确,不但消除了山体阴影和城市建筑物的影响,还减少了分类"椒盐现象".该方法简单易行,适用于水体信息的自动提取.

厦门岛及其邻域海岸线变化的遥感动态监测

利用美国Landsat TM/ETM+卫星影像,分1989、1995和2000年3个时相,研究了福建省厦门市从1989～2000年的岸线变化情况.岸线变化的信息主要通过变化检测和信息提取等一系列遥感技术来获得.研究结果表明,厦门市在所研究的1989～2000年期间,海域面积共减少了7.54 km2,这主要是由于城市用地扩展和养殖业发展占用了海域的面积.分时段研究表明,从1995～2000年,海域减少的面积明显要比1989～1995年期间来的多,这从一个侧面反映了厦门在1995～2000年间,城市建设和经济发展对土地提出了更高的需求.