水體提取方法

1、水體提取方法簡單歸納總結(jié)一、基于MODIS影像的幾種提取方法。最常用的水體提取方法：波段閾值法、譜間關系法（波段組合法）和多光譜混合分析法單波段閾值法是提取水體的最簡單易行的方法。基本原理：是利用水體在近紅外波段上反射率較低,易與其它地物區(qū)分的特點 ,選取單一的紅外波段, 通過反復試驗, 確定一個灰度值,作為區(qū)分水體與其它地物的閾值即可 。缺點：是無法將水體與山區(qū)陰影區(qū)分開來 ,提取的水體往往比實際要多。有些文獻中敘述由于閥值隨時間、地點變化的不確定性使得該方法具有局限性 ,但對于非山區(qū)的特定時相和區(qū)域里 ,尤其像 MODIS 這樣高光譜的遙感數(shù)據(jù), 首先應選用閾值法進行試驗 ,因為光譜的細分

2、已經(jīng)將上述問題大大減弱。若能獲得較滿意的提取效果 ,則很容易實現(xiàn)水體的自動提取 。對于用閾值法確實得不到理想效果的 ,則可以考慮譜間關系法和多光譜混合分析法。利用譜間關系可建立的模型很多 ,如對波段進行如下組合運算 CH7/CH6 ,CH7/CH5, CH6/CH5, 從而找出組合圖像上水陸分界非常明顯的影像。以 CH7/CH6為例 ,可以采用如下方法剔除非水體: 在 ENVI 軟件下輸入 CH7 及 CH6 波段 , 運用波段計算功能 ,將公式 CH7/CH6 輸入 ,載入影像, 在放大窗口中 ,手工裁取明水水域范圍 , 生成多邊形 ,對各多邊形賦予一個感興趣區(qū)( AOI) 文件, 并將其輸

3、出為 EN-VI 等矢量文件即可 。對波段進行組合運算的目的 ,是為了增強水陸反差 。MODIS 數(shù)據(jù)的波段 1 是紅光區(qū)( 0. 62 0.67um) ,水體的反射率高于植被, 波段 2 是近紅外區(qū)( 0. 841 0. 876um) ,植被的反射率明顯高于水體,因此, 采用歸一化植被指數(shù) NDVI( Normalized Difference Vegetation Index) 來進行處理可以增強水陸反差 ,其計算公式為 : DNVI= (CH2- CH1)/(CH2+ CH1) ( 1)( 1) 式中 CH1 ,CH2 分別為 MODIS 數(shù)據(jù)波段1,2 的地表反射率 。在 NDVI 圖

4、像中 ,水體的 ND-VI 值很低, 為負值,而植被 、 土壤的則較高 ,圖像直方圖表現(xiàn)為典型的雙峰分布型 。在此基礎上 ,再通過選用閾值即可構(gòu)建區(qū)分水體和植被 、土壤的模型。多光譜混合分析法主要是針對所選區(qū)域及其周圍的典型地物( 如蘆葦 、 林地 、 陰影、 居民地等) 進行分析 ,標出它們在各波段上的光譜亮度值 , 查找同一波段各地物的異同 ,必要時對各波段進行加 、減、 乘 、 除等運算, 找出唯有水體滿足的關系, 由此構(gòu)建水體的提取模型 。二、基于 TM 遙感影像, 運用多種方法針對典型內(nèi)陸淡水濕地的水體信息進行了提取實驗 ,通過對實驗結(jié)果的分析得出: 在面積的準確性 、 提取的準確度

5、以及視覺效果 3 種指標下 ,光譜分類法較其它方法效果要好 ,其次為單波段閾值分析法與植被指數(shù)法,較差的是多波段譜間關系法與水體指數(shù)法; 影響提取效果的主要原因是濕地水體提取不夠完全,這是由影像的分辨率及濕地特殊的水文條件所造成的, 采用像元分解及多源遙感數(shù)據(jù)融合技術將成為提高水體提取精度的重要手段?；诃h(huán)境一號衛(wèi)星影像的提取方法：方法譜間關系法歸一化植被指數(shù)法 NDVI歸一化差異水體指數(shù)法 NDWI改進的歸一化差異水體指數(shù)法 MNDWI實質(zhì)就是構(gòu)造波段運算函數(shù)對影像進行處理， 該方法能夠利用多波段的優(yōu)勢綜合提取水體信息。譜間關系法多為國內(nèi)學者所采用。綠色植物在紅光波段(0. 6 m 0. 7

6、 m)具有較高的吸收率， 在近紅外波段(0. 7 m 1. 1 m)具有較高反射率和高透射率， 歸一化植被指數(shù)(NDVI)利用植物在紅光波段大于近紅外波段的光譜亮度值， 其他地物在紅光波段的光譜亮度值小于近紅外波段， 從而把遙感影像中的水體信息突顯出來。從可見光到短波紅外波段水體的反射強度逐漸減弱， 水體在近紅外波段和短波紅外波段范圍內(nèi)吸收強度最大， 近乎沒有反射， 并且植被在近紅外波段的反射率很強， 所以采用綠光波段與近紅外波段的比值可以抑制植被信息， 可以用可見光波段和近紅外波段之間的運算來構(gòu)成 NDWI， 突出影像中的水體。MNDWI 模型中， 建筑物等陰影在綠光和近紅外波段的波譜特征與

7、水體相似， 當采用中紅外波段替換近紅外波段時， 可以使計算出的水體與建筑物指數(shù)的反差明顯增強， 大大降低了二者的混淆程度， 從而有利于城鎮(zhèn)中水體信息的準確提取。原理根據(jù)水體獨特的多波段譜間關系特征， 構(gòu)造出譜間關系法水體提取計算模型：(1)G + R NIR +MIR; (2)MIR/G a(a 為閾值)， G 代表綠光波段，R 代表紅光波段， NIR 代表近紅外波段， MIR 代表短波紅外波段計算公式:NDVI = (NIR R) /(NIR + R)， 式中:NIR代表近紅外波段;R 代表紅光波段 。計 算 公 式: NDWI = ( G NIR) /( G +NIR)， 式中:G 表示綠光波段; NIR 表示近紅外波段。用 NDWI 方法提取水體時結(jié)果中混雜著許多非水體信息， 特別是提取山區(qū)水體時， 會混有山區(qū)陰影，計算公式:MNDWI = (G MIR) /(G + MIR)， 式中:G 代表綠光