第三部分 水體信息提取

1、水體提取v遙感影像記錄了地表物體對電磁波的反射信息及其自身向外的輻射信息， 相對于其他地物而言， 水體在整個光譜范圍內(nèi)都呈現(xiàn)出較弱的反射率， 在近紅外、 中紅外及短波紅外部分， 水體幾乎吸收了全部的入射能量， 因此水體在這些的反射率特別低， 而土壤、植被、建筑物等在這些波段吸收能量較小，具有較高的反射率， 使得水體與它們具有明顯的區(qū)別。v水體的研究離不開對水體范圍、界線的準(zhǔn)確提取，常用的 遙感影像水體信息提取方法主要有兩類: v單波段法：依據(jù)水體在 幾個波段上光譜的不同特征以及其它地物與水體的區(qū)別， 通過分析水體及背景地物的光譜值， 利用單個波段來提取 TM 影像中的水體信息 。單波段閾值法簡

2、單可行， 卻不易區(qū)分水體與陰影v多波段法：利用水體在不同波段上的光譜特性， 通過多波段之間的組合運(yùn)算來增強(qiáng)影像中的水體信息， 從而易于從其他地物中分離提取出水體。單波段法v單波段法主要選取對水陸界反映較好的 Landsat-7 的ETM+的第四或五波段， 即近紅外和中紅外波段， 利用閾值法對水體進(jìn)行提取。 TM5T（閾值）v在第五波段水體和非水體有明顯的區(qū)別，該法利用了水體在這兩個波段上的強(qiáng)吸收特性， 以及植被、 土壤在這兩個波段較高的反射特性。 v由于山體陰影的影響， 使得中紅外在陰坡面的反射能量特別低， 從而造成山體陰影在影像上呈現(xiàn)出明顯的暗色調(diào)，水體與陰影的混淆使得難以在單波段上通過閾值

3、法來提取水體。多波段法譜間關(guān)系法： 水體具有(TM2+TM3)(TM4+TM5)的特征。相對于單波段閾值法，譜間關(guān)系法對陰影的誤提也有很大的改進(jìn)，但是， 此方法存在把居民地誤提為水體的問題。歸一化差異水體指數(shù)(NDWI)法：抑制植被和土壤信息提取水體。NDWI = (Green- NIR)/(Green+NIR)，土壤和建筑物在這兩個波段的光譜特征與水體相似， 難以抑制土壤和建筑物信息。改進(jìn)的歸一化差異水體指數(shù)(MNDWI)：MNDWI = (Green-MIR)/(Green+MIR)，方法誤提陰影和部分居民地。v波段之間的比值運(yùn)算能減少由于地形坡度、 坡向、 陰影等環(huán)境條件影響 ,從而提高

4、水體識別準(zhǔn)確性。選擇綠光波段遙感數(shù)據(jù)和近紅外波段遙感數(shù)據(jù)構(gòu)建NDWI可以最大程度抑制植被信息。在 NDWI數(shù)據(jù)中 ,水體的值為最大 ,采用適當(dāng)閾值就可以將水資源面積準(zhǔn)確提取。v研究表明城市、 裸地和建筑物等背景地物在 TM/ ETM +遙感數(shù)據(jù)中第二波段和 第四波段的變化趨勢和水體一致 ,如果選擇 第二波段和的第四波段構(gòu)建 NDWI ,當(dāng)研究區(qū)域存在較多的裸地和城市等勢必會形成噪音而造成水體誤提現(xiàn)象。v研究表明 ,當(dāng)采用中紅波段代替近紅波段后 ,水體的指數(shù)將增大 ,裸地和城市等的指數(shù)將降低 ,植被的水體指數(shù)雖然會增大 ,但還是小于水體的值。也就是說采用 TM/ ETM+第二波段和第五波段構(gòu)建的

5、水體指數(shù)有利于突出水體信息和抑制其他地物信息。在 MNDWI數(shù)據(jù)中 ,水體的值也為最大 ,其他地物的值則比較小 ,選擇一定閾值能很好地提取水體信息。v(1)如何解決陰影的誤提：單波段法、譜間關(guān)系法和改進(jìn)的歸一化差異水體指數(shù)(MNDWI)法都不易消除陰影的影響。(TM2+TM3)(TM4+TM5)特征對消除易混淆的陰影的效果較好， 但對部分陰影， (TM2+TM3)(TM4+TM5)影像僅起到了增加水體和陰影亮度差值的作用。因此， 可以用(TM2+TM3) (TM4+TM5)T1(T1為閾值)的方法來解決。v(2)如何解決居民地的誤提： 光譜特征曲線圖第五波段水體和陰影的亮度值差異不大，而居民地的亮度值與水體和陰影的亮度值差異很大。因此可采用 TM5T(T為閾值)來消除居民地的影響。先分類再提取法共同點(diǎn)v多波段增強(qiáng)圖閾值法利用水體在 TM 不同波段的波譜特性，通過多波段運(yùn)算來增強(qiáng)影像中的水體信息，使得在增強(qiáng)圖中水體值高于非水體地物值，從而設(shè)定下限閾值即可提取水體。存在著問題v閾值難確定：由于部分細(xì)小水體在影像中以混合像元的形態(tài)存在,存在水體和非水體地物過渡區(qū)，閾值難取。閾值高了將丟失細(xì)小水體信息，閾值低了將不少其他的地物信息誤提出來。v各種方法增強(qiáng)效果均有區(qū)域局限性。在地類復(fù)雜的區(qū)域中，NDWI只在非山地的植被