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 单波段阈值法单波段阈值法是提取水体的最简单易行的方法 基本原理 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 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 方法谱间关系法归一化植被指数 法 NDVI 归一化差异水体 指数法 NDWI 改进的归一化差异水 体指数法 MNDWI 实质就是构造波段 运算函数对影 像进行处理 该方法能够利 用多波段的优 势综合提取水 体信息 谱间关系法多 为国内学者所 采 用 绿色植物在红光 波段 0 6 m 0 7 m 具有 较高的吸收率 在近红外波段 0 7 m 1 1 m 具有较高反 射率和高透射率 归一化植被指数 NDVI 利用植物在 红光波段大于近 红外波段的光谱 亮度值 其他地 物在红光波段的 光谱亮度值小于 近红外波段 从 而把遥感影像中 的水体信息突显 出来 从可见光到短波 红外波段水体的 反射强度逐渐减 弱 水体在近 红外波段和短波 红外波段范围内 吸收强度最大 近乎没有反射 并且植被在近红 外 波段的反射率很 强 所以采用 绿光波段与近红 外波段的比值可 以抑制植被信息 可以用可见光 波段和近红外波 段之间的运算来 构成 NDWI 突出影像中的水 体 MNDWI 模型中 建 筑物等阴影在绿光 和近红外波段的波谱 特征与水体相似 当采用中红外波段替 换近红外波段时 可以使计算出的水体 与建筑物指数的反差 明显增强 大大降 低了二者的混淆程度 从而有利于城镇中 水体信息的准确提取 计算公式 MNDWI G MIR G MIR 式中 G 代表绿光波段 MIR 代表短波红外波段 原理根据水体独特 的多波段谱间 关系特征 构造出谱间关 系法水体提取 计算模型 1 G R NIR MIR 2 MIR G a a 为阈值 G 代表绿光波 段 R 代表红光波 段 NIR 代 表近红外波段 MIR 代表短 波红外波段 计算公式 NDVI NIR R NIR R 式中 NIR 代表近红外波段 R 代表红光波段 计 算 公 式 NDWI G NIR G NIR 式中 G 表示绿光波段 NIR 表示近红外 波段 用 NDWI 方法 提取水体时结果 中混杂着许多非 水体信息 特 别是提取山区水 体时 会