基于多光谱遥感影像的城市河道水体异常检测方法研究
发布时间：2021-02-07 08:04
近年来,城市水环境问题越来越受到重视。对城市河道水体水质开展长效管理、有效监测和综合治理,具有重要意义。除了使用河道水质监测站对河道水质进行监测之外,利用卫星遥感影像资料对城市河道大范围水质时空分布状况及水体异常进行监测、分析和报警,是人工检测和监测站监测的有益补充。本学位论文借助多光谱遥感监测范围大、地面分辨率较高等特点,开展了基于多光谱遥感影像的城市河道水体异常检测方法研究,旨在利用卫星影像信息,从空间、时间尺度上,研判出河道水体岸线变化、水质在多光谱影像中有表现的异常,为城市河道管理部门提供信息支持。论文着重研究了城市河道的水体（水域）提取、两时相岸线变化检测、水质空间异常检测以及两时相影像水质异常变化检测等相关问题,对河道岸线变化、在多光谱上有体现的泥沙污染及黑臭废水污染等综合水质异常进行了检测分析与验证。论文的主要工作和创新点如下:（1）研究了适用于多光谱遥感影像的城市河道水体（水域）提取及两时相岸线变化检测方法。在进行水体遥感检测数据定标、校正、影像融合等预处理之后,利用目标河道地理位置相对固定等先验知识,研究了应用水体指数法计算归一化差异水体指数、从遥感影像中辨别水域和背...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水质遥感技术简介
1.2.2 基于遥感的水体提取方法研究现状
1.2.3 基于遥感的水体异常检测方法研究现状
1.3 本文主要研究内容
1.3.1 研究课题的提出
1.3.2 主要研究内容和章节安排
1.4 本章小结
第二章 水质遥感监测技术的原理和方法
2.1 水质遥感监测技术
2.1.1 水质遥感监测原理
2.1.2 遥感影像水体提取一般方法
2.1.3 遥感数据类型
2.2 基于多光谱遥感进行城市河道水体异常检测的研究思路
2.2.1 基于多光谱遥感进行城市河道水体异常检测的流程
2.2.2 河道水体异常检测方法性能评估
2.3 本章小结
第三章 城市河道水体提取与两时相岸线变化检测
3.1 概述
3.2 多光谱数据预处理
3.2.1 辐射定标
3.2.2 大气校正
3.2.3 几何校正
3.2.4 影像融合
3.3 河道水体提取
3.3.1 水体指数法及面向对象分类法在城市河道水体提取中的适用性
3.3.2 基于水体指数和区域生长法的城市河道水体提取方法
3.3.3 实验案例与结果分析
3.4 两时相河道岸线变化检测
3.4.1 两时相影像河道岸线配准
3.4.2 水体区域比较及岸线变化检测
3.4.3 检测实验案例与结果分析
3.5 本章小结
第四章 空间尺度上的城市河道水质异常检测方法研究
4.1 概述
4.2 河道水质空间异常检测问题研究
4.2.1 针对平面空间中异常检测的二维滑动窗方法
4.2.2 基于多元高斯分布的双阈值异常检测算法
4.2.3 形态学后处理
4.3 检测实验案例与结果分析
4.3.1 人为添加异常区域实验
4.3.2 实际废水及泥沙污染案例
4.3.3 讨论分析
4.4 本章小结
第五章 基于两时相遥感影像的城市河道水质异常检测方法研究
5.1 概述
5.2 不同时相影像分析
5.3 基于遥感的两时相变化检测现有方法
5.4 两时相影像不变背景区域提取
5.4.1 主成分分析法和独立成分分析法的基本原理
5.4.2 使用主成分分析法粗提取不变背景
5.4.3 使用独立成分分析法进一步剔除变化背景
5.5 两时相影像河道水质异常变化检测
5.5.1 建立线性回归模型校正待检测影像
5.5.2 根据不变背景的统计特性检测异常
5.6 检测实验案例与结果分析
5.6.1 河段中部分区域产生水质异常
5.6.2 河段整体产生水质异常
5.6.3 河段中基本无水质异常产生
5.6.4 讨论分析
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GF-1遥感数据的城市水体信息提取方法研究[J]. 赵慧童,王萍,张娜,孙俊娇. 测绘与空间地理信息. 2017(10)
[2]基于高分影像的城市黑臭水体遥感识别:以南京为例[J]. 温爽,王桥,李云梅,朱利,吕恒,雷少华,丁潇蕾,苗松. 环境科学. 2018(01)
[3]基于高分二号卫星融合数据的城镇黑臭水体遥感监测研究[J]. 靳海霞,潘健. 国土资源科技管理. 2017(04)
[4]基于GF-1 WFV影像的浑河悬浮物浓度和浊度遥感反演研究[J]. 许鹏,杜萍,申茜,徐智邦. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[5]落实绿色发展理念 全面推行河长制河湖管理模式[J]. 陈雷. 水利发展研究. 2016(12)
[6]饮用水有机污染物的三维荧光光谱检测与分析方法[J]. 陈方,张晓燕,黄平捷,侯迪波,张光新,赵佳佳,何纪平. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2016(03)
[7]多光谱遥感影像湿地水体提取方法综述[J]. 邱煌奥,程朋根,甘田红,廖江,赵无双. 江西科学. 2016(01)
[8]浅谈城区河道岸线利用存在的问题及保护对策[J]. 王德维,周云,冉四清,程建敏. 中国水运(下半月). 2016(02)
[9]协同利用高光谱与多光谱遥感技术提取油气异常信息[J]. 刘佳,汪大明,刘德长,郑鸿瑞,李志忠,隋正伟. 地球科学(中国地质大学学报). 2015(08)
[10]面向内陆水环境监测的GF-1卫星WFV数据特征评价[J]. 梁文秀,李俊生,周德民,申茜,张方方. 遥感技术与应用. 2015(04)
博士论文
[1]高光谱水质遥感监测系统关键技术研究[D]. 胡兴堂.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2006
硕士论文
[1]基于自适应最小距离分类的信阳市水功能区水质遥感监测方法研究[D]. 朱培乐.郑州大学 2018
[2]基于GF-1影像的鄱阳湖水体叶绿素反演及光谱形态分类研究[D]. 王景琪.东华理工大学 2016
[3]基于混合像元分解的水体提取及变化监测研究[D]. 孔美美.华侨大学 2016
[4]多光谱遥感图像中风车目标的检测算法研究[D]. 郝宇俊.大连海事大学 2016
[5]面向水质监测的遥感影像反演关键技术研究[D]. 李海元.电子科技大学 2016
[6]水质COD在线监测技术研究[D]. 薛佩姣.江南大学 2015
[7]杭州河道水环境现状及治理对策研究[D]. 徐伟.浙江工业大学 2015
[8]基于多光谱遥感的渭河水质监测[D]. 臧友华.长安大学 2014
[9]基于视觉注意机制及区域生长的图像分割方法研究[D]. 梁丹.浙江大学 2013
[10]基于独立成分分析的遥感影像变化检测[D]. 孙青.南京林业大学 2012
本文编号：3021940
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水质遥感技术简介
1.2.2 基于遥感的水体提取方法研究现状
1.2.3 基于遥感的水体异常检测方法研究现状
1.3 本文主要研究内容
1.3.1 研究课题的提出
1.3.2 主要研究内容和章节安排
1.4 本章小结
第二章 水质遥感监测技术的原理和方法
2.1 水质遥感监测技术
2.1.1 水质遥感监测原理
2.1.2 遥感影像水体提取一般方法
2.1.3 遥感数据类型
2.2 基于多光谱遥感进行城市河道水体异常检测的研究思路
2.2.1 基于多光谱遥感进行城市河道水体异常检测的流程
2.2.2 河道水体异常检测方法性能评估
2.3 本章小结
第三章 城市河道水体提取与两时相岸线变化检测
3.1 概述
3.2 多光谱数据预处理
3.2.1 辐射定标
3.2.2 大气校正
3.2.3 几何校正
3.2.4 影像融合
3.3 河道水体提取
3.3.1 水体指数法及面向对象分类法在城市河道水体提取中的适用性
3.3.2 基于水体指数和区域生长法的城市河道水体提取方法
3.3.3 实验案例与结果分析
3.4 两时相河道岸线变化检测
3.4.1 两时相影像河道岸线配准
3.4.2 水体区域比较及岸线变化检测
3.4.3 检测实验案例与结果分析
3.5 本章小结
第四章 空间尺度上的城市河道水质异常检测方法研究
4.1 概述
4.2 河道水质空间异常检测问题研究
4.2.1 针对平面空间中异常检测的二维滑动窗方法
4.2.2 基于多元高斯分布的双阈值异常检测算法
4.2.3 形态学后处理
4.3 检测实验案例与结果分析
4.3.1 人为添加异常区域实验
4.3.2 实际废水及泥沙污染案例
4.3.3 讨论分析
4.4 本章小结
第五章 基于两时相遥感影像的城市河道水质异常检测方法研究
5.1 概述
5.2 不同时相影像分析
5.3 基于遥感的两时相变化检测现有方法
5.4 两时相影像不变背景区域提取
5.4.1 主成分分析法和独立成分分析法的基本原理
5.4.2 使用主成分分析法粗提取不变背景
5.4.3 使用独立成分分析法进一步剔除变化背景
5.5 两时相影像河道水质异常变化检测
5.5.1 建立线性回归模型校正待检测影像
5.5.2 根据不变背景的统计特性检测异常
5.6 检测实验案例与结果分析
5.6.1 河段中部分区域产生水质异常
5.6.2 河段整体产生水质异常
5.6.3 河段中基本无水质异常产生
5.6.4 讨论分析
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GF-1遥感数据的城市水体信息提取方法研究[J]. 赵慧童,王萍,张娜,孙俊娇. 测绘与空间地理信息. 2017(10)
[2]基于高分影像的城市黑臭水体遥感识别:以南京为例[J]. 温爽,王桥,李云梅,朱利,吕恒,雷少华,丁潇蕾,苗松. 环境科学. 2018(01)
[3]基于高分二号卫星融合数据的城镇黑臭水体遥感监测研究[J]. 靳海霞,潘健. 国土资源科技管理. 2017(04)
[4]基于GF-1 WFV影像的浑河悬浮物浓度和浊度遥感反演研究[J]. 许鹏,杜萍,申茜,徐智邦. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[5]落实绿色发展理念 全面推行河长制河湖管理模式[J]. 陈雷. 水利发展研究. 2016(12)
[6]饮用水有机污染物的三维荧光光谱检测与分析方法[J]. 陈方,张晓燕,黄平捷,侯迪波,张光新,赵佳佳,何纪平. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2016(03)
[7]多光谱遥感影像湿地水体提取方法综述[J]. 邱煌奥,程朋根,甘田红,廖江,赵无双. 江西科学. 2016(01)
[8]浅谈城区河道岸线利用存在的问题及保护对策[J]. 王德维,周云,冉四清,程建敏. 中国水运(下半月). 2016(02)
[9]协同利用高光谱与多光谱遥感技术提取油气异常信息[J]. 刘佳,汪大明,刘德长,郑鸿瑞,李志忠,隋正伟. 地球科学(中国地质大学学报). 2015(08)
[10]面向内陆水环境监测的GF-1卫星WFV数据特征评价[J]. 梁文秀,李俊生,周德民,申茜,张方方. 遥感技术与应用. 2015(04)
博士论文
[1]高光谱水质遥感监测系统关键技术研究[D]. 胡兴堂.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2006
硕士论文
[1]基于自适应最小距离分类的信阳市水功能区水质遥感监测方法研究[D]. 朱培乐.郑州大学 2018
[2]基于GF-1影像的鄱阳湖水体叶绿素反演及光谱形态分类研究[D]. 王景琪.东华理工大学 2016
[3]基于混合像元分解的水体提取及变化监测研究[D]. 孔美美.华侨大学 2016
[4]多光谱遥感图像中风车目标的检测算法研究[D]. 郝宇俊.大连海事大学 2016
[5]面向水质监测的遥感影像反演关键技术研究[D]. 李海元.电子科技大学 2016
[6]水质COD在线监测技术研究[D]. 薛佩姣.江南大学 2015
[7]杭州河道水环境现状及治理对策研究[D]. 徐伟.浙江工业大学 2015
[8]基于多光谱遥感的渭河水质监测[D]. 臧友华.长安大学 2014
[9]基于视觉注意机制及区域生长的图像分割方法研究[D]. 梁丹.浙江大学 2013
[10]基于独立成分分析的遥感影像变化检测[D]. 孙青.南京林业大学 2012
本文编号：3021940
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