基于高分一号卫星影像的水体信息提取方法初探

本文以山西汾河水库为研究区域,利用高分一号卫星影像,分别选择阈值分割法、归一化差异水体指数法和面向对象法对研究区水体信息进行提取,并对3种方法提取结果进行精度检查。通过试验得出如下结论:阈值分割法对水体先验知识要求低,简单易用;归一化差异水体指数法由于未能消除阴影与水体的混淆问题,使得提取水体信息精度较低;面向对象法提取水体信息结果精度较高,但易丢失人工水塘与沟渠信息。该研究结果对利用高分一号卫星影像进行其他土地利用信息的提取具有一定借鉴意义。

一种改进的基于TM影像的水体提取方法

针对现有基于TM影像的水体提取方法存在耗时、准确率低及通用性不强等问题,应用主成分分析(principal component analysis,PCA)法,并结合徐涵秋改进的归一化差异水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)构建了便于提取水体的假彩色合成图,通过分析水体在该合成图中的光谱特征,建立水体提取模型,从而实现基于TM影像的水体提取。比较改进方法与MNDWI、谱间关系(TM2+TM3)-(TM4+TM5)和新型水体指数等几种常见的水体提取方法分别在太原市城区、山区的水体提取效果,结果表明:改进方法更能快速、高效地提取TM影像水体,其精度高达95.57%。此外,该方法不需要对阈值进行人工选择,达到了高自动化的研究要求。

ETM+影像水体提取方法研究

以Landsat-7的ETM+为数据源,通过实验比较了阈值法、谱间关系法、改进的归一化差异水体指数法以及分类提取法对水体进行提取的效果,得出了谱间关系法易消除阴影的误提,单波段阈值法易消除居民地误提的结论,提出了综合谱间关系法和阈值法的方法,取得了好的提取效果,有效减少了误提现象。同时,针对阈值选取需经过反复试验的问题,提出了对(TM2+TM3)-(TM4+TM5)和TM5叠加影像进行聚类分割自动提取出水体,提取精度高且避免了阈值选取的繁琐。

基于Landsat 8卫星OLI影像的合肥市水体信息提取方法研究

以安徽省合肥市为研究区,以2013年5月14日OLI影像为数据源,经过辐射定标、大气校正和影像裁剪等一系列预处理工作,利用神经网络分类法进行监督分类,并运用谱间关系法、改进的归一化差异水体指数法(MNDWI)提取合肥市的水体信息。通过对谱间关系法和MNDWI分类结果的总体精度比较,确定谱间关系法是水体提取的有效方法之一。

高分一号卫星影像水体信息提取方法比较研究

针对高分一号卫星影像中水体信息的提取,本文分别采用单波段阈值法、归一化差异水体指数法(NDWI)、支持向量机(SVM)法与最佳指数法(OIF)对天津市武清近郊的水体信息进行提取,并对提取结果进行细节比较与精度评价,分析4种提取方法的优势和不足。结果表明,运用不同的方法对高分一号卫星遥感影像中的水体进行提取,精度不尽相同。其中,OIF综合方法提取的水体信息最完整,精度可达95.62%;SVM法操作针对性强,提取精度为91.1%;归一化水体指数法精度最低,但结合阈值法提取水体后精度明显得到改善,精度可达到92.29%。此次试验为高分一号水体信息的提取提供了有效的参考依据。

海岸水边线图像分割提取算法的数学形态学改进及其区域适应性分析

海岸线变迁研究在海岸带研究中具有重要意义,提取遥感影像成像时刻的水边线(瞬时海岸水边线)是提取海岸线的关键。该文以海南省文昌市、琼海市2010年的Landsat TM5影像为数据源,研究多种图像阈值分割方法在海岸水边线提取中的最优算法及其区域适应性;采用多种数学形态学算子及其结构元素重构方法对结果进行碎斑块等噪声处理,分析比较在典型区域上的表现力;最后从阈值选取难易程度、提取海岸水边线的精度、误差来源机理方面进行整体评价分析。结果表明:改进的归一化差异水体指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)在海岸水边线提取中显示了明显的优势,主要表现在较好的海陆对比度差异、较少的噪声影响以及在复杂环境下的区域普适性等方面;采用3×3结构元素的数学形态学开运算进行后处理,在保证海岸水边线位置精度的基础上,可对近海鱼塘、山体阴影以及反射特性比较弱的植被等造成的误提碎斑块进行合理去除;河口及淤泥质岸线、人工养殖区及生物质岸线处是图像阈值分割法岸线提取的主要偏差来源区域。

城市水体信息提取方法对比分析研究

选择2014年Landsat8 OLI影像为数据源,以太原市城区为研究区,在对影像进行辐射校正、波段组合、波段参数统计、波谱关系分析的基础上,分别采用阈值法、改进后归一化差异水体指数法和基于专家知识的决策树分类法对研究区的水体信息进行提取,对提取结果进行对比分析。研究结果表明:阈值法在提取速度上最快,但水体与建筑物阴影信息混淆严重;改进后的归一化差异水体指数法速度和精度均介于两者之间,水体与建筑物阴影信息混淆情况稍微改观;基于专家知识的决策树分类精度最高,但速度相对较慢,要求决策者对研究区有充分地了解,建立相应的分类规则。

基于FY3A/MERSI影像的几种常用水体提取方法的比较分析

随着遥感技术的飞速发展,利用遥感数据来进行水资源的监测、调查和分析已经成为一种必然的趋势。通过选取新疆博湖县境内中国最大的内陆淡水湖-博斯腾湖为研究区,FY3A/MERSI影像为数据源,利用监督分类法从Landsat-ETM+影像提取水体,提取结果作为FY3A/MERSI影像水体提取精度验证的底图。采用单波段阈值法、基于阈值的多波段谱间关系法和基于阈值的水体指数法从FY3A/MERSI影像提取研究区水体,基于混淆矩阵法,提取结果分别与Landsat-ETM+影像底图作对比分析,最终得出结论,基于阈值的水体指数法中的归一化差异水体指数法提取研究区水体的总体精度最高,为96.37%,Khat为0.915。

利用高分一号影像提取水体信息的方法研究

高分一号卫星影像以高空间分辨率、多光谱分辨率以及高时间分辨率为优势在水资源领域中具有广阔的应用空间。为了能够找到一种及时、快速、准确提取水体信息的方法,本文采用单波段阈值法、谱间关系法、NDVI法以及NDWI法结合光谱分析等方法对吉林省扶余市与长春市交界的松花江部分河段的水体信息进行提取,并对提取结果进行对比、分析。结果表明利用归一化差异水体指数(NDWI)法,再结合阈值法能够将水体信息完整地提取出来,此次试验研究为利用高分一号卫星影像提取水体信息提供了可靠地参考依据。

复杂背景下水体提取方法适用性研究

研究复杂背景下最佳水体提取方法,已成为近年来水体提取研究的热门话题。本文以南湾水库为实验对象,基于光谱特性和分类的方法探究复杂环境下水体提取效果。研究表明:在各种方法中,以改进的归一化差异水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)以及结合该指数和归一化差异建筑指数(normalized difference building index,NDBI)的随机森林算法提取效果最好,多波段谱间关系法提取精度最低。复杂背景下高反射率建筑群及非均匀水质等因素均对水体提取造成干扰,可联合多种方法综合提取水体面积。

桂林市典型园林绿地与水体的降温效应研究

随着城市化的快速发展,城市热岛现象也越来越突出。作为城市生态系统中两种重要的地物类型,园林绿地和水体对城市热岛均有明显的降温效应,因此对其进行定量研究具有重要意义。以桂林市建成区为研究对象,利用TM影像数据提取了区域的地表温度（LST）、植被覆盖度（FV）以及改进的归一化差异水体指数（MNDWI）等生物物理信息,同时借助空间统计和缓冲区分析方法,对区域典型园林绿地和水体地表温度的空间特征及其相关性进行了定量研究。结果表明：桂林市5城区的地表温度以低温区和中温区为主。高温区与极高温区也占有较大比例,两者占市区总面积27.8%,较全市平均地表温度高约2~4℃,整体上呈现显著的热岛效应。城市中园林绿地和水体的平均地表温度分别为26.76和24.86℃。相关性分析揭示,城市园林绿地和水体面积与其内部地表温度呈现极显著负相关关系（sig=0.001）,园林绿地的FV、水体MNDWI则呈显著负相关关系（sig=0.015和sig=0.038）,说明地表温度随着上述参数的增大而降低。除典型水体面积与地表温度的拟合曲线为对数函数之外,其他参数的最佳拟合效果均为线性。缓冲区分析说明,不论是城市园林绿地还是水体,都会对外围一定区域的热环境产生影响。伴随城市园林绿地与水体样区缓冲带距离的增大,外围区域的地表温度呈上升趋势,但这种趋势随距离变化在不断减弱,其有效影响范围在距样区边界120~240 m处。通过对比研究发现,城市中较大面积的公园绿地或水体其降温效应要比面积较小者显著,而水体对于周围热场的影响和敏感度要强于园林绿地。

河北省地下水压采工程区坑塘水体动态变化分析

在严重缺水的河北省,如何合理利用稀缺的水资源已经成为一个热门话题。为合理保护和利用储水坑塘,将丰水期的水资源合理利用到其他需水期,以期减少地下水的开采量及充分利用水资源,基于Landsat系列卫星的TM/ETM+/OLI遥感影像,运用遥感技术中的改进的归一化差异水体指(MNDWI),完成了对河北省地下水压采工程区坑塘水体的提取,从而统计出了坑塘数量、面积并估算了研究区范围内夏季的蓄水量。研究表明:坑塘的分布呈北多南少、东多西少的格局;在气候和人为因素影响下,在2000-2014年的15 a间,河北省地下水压采工程区内坑塘个数和面积总体呈逐年减少的趋势。还分析坑塘作为灌溉水源的保障能力波动情况,2000、2007和2014年坑塘的蓄水量约为5.09、3.76和1.95亿m3。对减少河北省地下水资源的开采和保障研究区农业灌溉有重大意义。

基于遥感监测方法的湖泊面积变化成因分析

利用近24年来不同时期的Landsat-8 OLI_TIRS卫星遥感图像作为数据源,本文对武汉市东湖水域进行了研究,分析得出近年来东湖水域面积动态变化情况,运用改进的归一化差异水体指数法(MNDWI)对水域面积进行提取,并结合历年各项气象数据、城市发展数据等影响因子进行相关性分析,研究结果表明:东湖近年水域面积变化与城市发展改造和人类利用方式变化具有很大相关性。

青海湖流域植被覆盖度与水体面积关系研究

基于1994年、2000年、2006年、2010年和2016年五期Landsat影像,采用像元二分模型提取青海湖流域植被覆盖度,并采用改进的归一化差异水体指数MNDWI提取水体面积,进而探究两者关系。结果表明,除2016年受限于影像获取时间外,1994年、2000年、2006年和2010年,青海湖流域平均植被覆盖度和水体面积持续增长;青海湖流域平均植被覆盖度与水体面积呈高度正相关关系,相关系数为0.9996,因此青海湖流域水体面积可作为青海湖流域生态环境质量评价的重要指示因子。

基于Landsat8数据的长沙市望城区地表温度与遥感指数关系研究

本文基于2013年9月17日的LANDSAT8卫星影像数据,计算了长沙市望城区地表温度(LST)、NDVI、NDBI、BSI、MNDWI,对望城区城市热岛效应以及城市地表温度与NDVI、NDBI、BSI、MNDWI之间的关系进行研究分析,结果表明:望城区城市热岛效应明显,NDBI、BSI与望城区地表温度(LST)呈正相关的线性关系,NDVI、MNDWI与地表温度(LST)呈负相关线性关系,进一步说明水体与植被有助于缓解城市热岛效应,而建筑与裸土则加剧了城市热岛效应。

基于GF-1的喀斯特山区养殖水体信息提取--以金沙县为例

基于高分一号(GF-1)PMS遥感影像对金沙县的养殖水体采用归一化植被指数(NDVI)、归一化差异水体指数(NDWI)和改进的阴影水体指数(MSWI)通过决策树分类方法进行提取,并对其分类结果的精度进行验证。结果表明:(1)在本研究中,由于阈值选取差异,NDWI结合阈值的提取方式最佳,改进的阴影水体指数(MSWI)结合阈值的结果次之,NDVI的效果最差;(2)三种水体提取方法在喀斯特山区均可以得到较高的总体精度,但Kappa系数差异大;(3)三种方法都是基于阈值选取,而阈值是受人为影响较大,三种方法对阈值的依赖性较强,阈值或大或小对提取精度有直接影响。

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影像的苏州市湖泊分布变化研究

湖泊变化对保护生态环境起着重要作用,其研究持续受到社会关注。本文基于苏州市2015年和2020年Landsat 8影像,先根据改进的归一化差异水体指数模型提取两期的水体分布信息,进而获取两期湖泊分布信息,并分析苏州市2015~2020年湖泊时空分布变化特点及其驱动力。结果表明:2015~2020年,苏州市湖泊面积整体上扩张3.7%,而太湖和金鸡湖两个主要湖泊面积增加7.7%、8.4%,在中小湖泊中,同里湖面积减少45.7%、盛泽湖面积增加14.4%,其他湖泊面积变化较小;湖泊分布破碎化程度增加,多样性和空间异质性增强;湖泊分布变化的原因主要是政策因素、降水量因素和土地利用转移因素。

上海市快速城市化过程中地表温度与地表覆盖的关系研究

城市热岛是城市化过程带来的生态环境效应之一。城市温度升高不仅使得资源消耗增加,而且影响城市居民的生存环境和生活质量。为缓解城市热岛效应,对城市热岛的影响因素进行分析显得尤为重要。采用Landsat TM影像数据,以上海市外环内区域为研究对象,反演了5、11月的城市地表温度、归一化植被指数、改进的归一化差异水体指数和不透水面率,定量分析了它们之间的相互关系。结果表明:(1)城市地表温度与归一化植被指数、改进的归一化差异水体指数具有显著的负相关,与不透水面率具有显著的正相关。(2)城市地表温度的空间分布具有明显的季节特征,5月地表温度较高的区域主要分布在北部区域,而11月地表温度较高的区域在整个研究范围内均有分布。(3)季节因素对城市地表温度与地表覆盖参数的相关性影响较明显。多元回归结果表明,5月城市地表温度与归一化植被指数相关性最大,降温效果绿地大于水体大于城市不透水面;11月城市地表温度与改进的归一化差异水体指数相关性最大,降温效果水体大于城市不透水面大于绿地。(4)城市绿地和水体对于调节城市地表温度具有显著作用,该结果可用于优化城市格局,缓解城市热岛效应。

基于遥感和GIS的福建省海岸线的提取和变化研究

海岸线是陆地和水体交界的重要标识,海岸带是我国第一海洋经济区域,研究海岸线的变化对海岸带生态环境研究具有重要的意义.本研究利用遥感和GIS技术获取了福建省2002、2006、2010年3个时期的Landsat TM/ETM遥感影像数据,采用目视解译和自动解译的方法分别提取出了各时期的福建省海岸线,进行叠加分析,对比统计3个时期福建省海岸线的变化特征和变化程度,总结分析了其变化趋势和变化原因.结果表明,在2002~2010的8a时间里,福建省的海岸线长度整体为增长趋势,共计增长了291.84 km,三沙湾区域和泉州附近变化较大,厦门岛内变化也较大.其中泥沙淤积、填海造地、港口建设和渔业设施建设这4个因素为主要增长因素.