基于“珠海一号”高光谱卫星的洱海水体提取方法研究
发布时间：2022-02-13 11:14
文章以"珠海一号"卫星星座02组A星（OHS-2A）高光谱影像为数据源,以云贵高原的洱海为主要研究区域,设计了一种新的水体提取指数——阴影建筑指数（SBI）,该指数利用归一化差异水体指数和水体在近红外波段强吸收的特性,构建了二者的乘积关系式,拉大水体与其它地物（尤其是建筑物）的灰度差异,进而更准确地提取水体。为了显示其优越性,与单波段阈值法、多波段谱间关系法、归一化水体指数法、改进的阴影水体指数法、和综合权重水体指数法等五种已有的水体提取方法进行比较。通过混淆矩阵及Kappa系数的结果显示,六种方法中阴影建筑指数法的提取精度最高,总体精度为99.80%,Kappa系数为0.98。研究发现:OHS-2A卫星高光谱影像结合阴影建筑指数法,不仅精确提取了洱海这种大面积的水体信息,对山体环绕中的库塘水体也有很好的提取效果,而且还有效抑制了建筑物、山体阴影等环境噪声的干扰,非常适合高原湖泊的水体提取。
【文章来源】：航天返回与遥感. 2020,41(04)CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
洱海及周围库塘分布
从表1及图7可以看出，不同水体提取方法的总体精度从大到小依次为：SBI法>谱间关系法>CWWI法>NDWI法>MSWI法>单波段阈值法，提取精度均在97%以上。Kappa系数除谱间关系法稍低于CWWI法外，其余均与总体精度排序一致，且系数值都在0.8以上。表明这六种方法提取的水体信息与实际情况相符，其中SBI法总体精度最高为99.8%,Kappa系数高于0.98；而单波段阈值法总体精度为97.9%,Kappa系数为0.88，均为六种方法最低值。综合分析，六种算法中，单波段阈值法虽生产精度较高，但错分误差较大，提取了全部的阴影，且Kappa系数偏低。NDWI法和MSWI法的错分误差大大减少，但MSWI法的漏分误差为六种算法中最大值，可见其水体提取能力较弱，且提取了大量山体阴影。谱间关系法和CWWI法的各种精度指标相差不大，仅次于SBI法，说明二者的水体提取能力较强，可满足精度要求。SBI法无论是生产精度、用户精度，还是总体精度和Kappa系数都是六种方法中的最高值，错分误差、漏分误差也是最低值，可见该方法有很强的水体提取性能，不仅完整提取了水体信息，还有效抑制了环境噪声，提高了高原湖泊水体提取精度。
为了得到研究区域内地类的光谱特征，对影像中6种主要地类分别选取10个特征点[9]，如图1所示。为尽量使其均匀分布在研究区域内，并对10个特征点进行光谱曲线平均，最终共得到6条不同地类的光谱曲线，如图2所示。图2 主要地类光谱曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种稳定阈值的湖泊水体信息提取方法[J]. 朱小强,丁建丽,夏楠,郭家新,张淑霞,杨童童,王敬哲,李晓航. 资源科学. 2019(04)
[2]一种利用高光谱像元分解技术提取水体边界的方法[J]. 周炜,关洪军,童俊. 测绘通报. 2019(03)
[3]Sentinel-2和Landsat8影像的四种常用水体指数地表水体提取对比[J]. 王大钊,王思梦,黄昌. 国土资源遥感. 2019(03)
[4]近30年南昌城区湖泊面积变化图谱和动态监测[J]. 聂欣然,刘荣,聂爱球,乐华峰,涂荣杰. 测绘与空间地理信息. 2018(08)
[5]近30 a云贵高原湖泊表面水体面积变化遥感监测与时空分析[J]. 肖茜,杨昆,洪亮. 湖泊科学. 2018(04)
[6]基于多源数据的云贵高原湖泊水体提取方法对比研究[J]. 肖茜,杨昆,洪亮. 云南师范大学学报(自然科学版). 2018(02)
[7]基于光学遥感的湖泊水体信息提取研究进展[J]. 种丹,张世强,李浩杰,李姣姣. 人民黄河. 2018(03)
[8]基于高光谱遥感数据的城市河网水体提取方法比较[J]. 林剑远,朱弯弯,张璇,尤红建. 河北师范大学学报(自然科学版). 2018(01)
[9]杞麓湖与异龙湖水体提取及湖泊面积变化动态监测[J]. 肖茜,杨昆,曹瓅,洪亮. 安徽农学通报. 2017(24)
[10]基于航空高光谱数据的近岸水体信息提取[J]. 付东洋,蒋城飞,王永星,李强,廖珊,刘大召. 海洋技术学报. 2017(02)
硕士论文
[1]基于高光谱遥感的城市水网水体提取研究和实现[D]. 张璇.山东大学 2014
[2]地物光谱特征分析技术研究[D]. 闻兵工.解放军信息工程大学 2009
本文编号：3623088
【文章来源】：航天返回与遥感. 2020,41(04)CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
洱海及周围库塘分布
从表1及图7可以看出，不同水体提取方法的总体精度从大到小依次为：SBI法>谱间关系法>CWWI法>NDWI法>MSWI法>单波段阈值法，提取精度均在97%以上。Kappa系数除谱间关系法稍低于CWWI法外，其余均与总体精度排序一致，且系数值都在0.8以上。表明这六种方法提取的水体信息与实际情况相符，其中SBI法总体精度最高为99.8%,Kappa系数高于0.98；而单波段阈值法总体精度为97.9%,Kappa系数为0.88，均为六种方法最低值。综合分析，六种算法中，单波段阈值法虽生产精度较高，但错分误差较大，提取了全部的阴影，且Kappa系数偏低。NDWI法和MSWI法的错分误差大大减少，但MSWI法的漏分误差为六种算法中最大值，可见其水体提取能力较弱，且提取了大量山体阴影。谱间关系法和CWWI法的各种精度指标相差不大，仅次于SBI法，说明二者的水体提取能力较强，可满足精度要求。SBI法无论是生产精度、用户精度，还是总体精度和Kappa系数都是六种方法中的最高值，错分误差、漏分误差也是最低值，可见该方法有很强的水体提取性能，不仅完整提取了水体信息，还有效抑制了环境噪声，提高了高原湖泊水体提取精度。
为了得到研究区域内地类的光谱特征，对影像中6种主要地类分别选取10个特征点[9]，如图1所示。为尽量使其均匀分布在研究区域内，并对10个特征点进行光谱曲线平均，最终共得到6条不同地类的光谱曲线，如图2所示。图2 主要地类光谱曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种稳定阈值的湖泊水体信息提取方法[J]. 朱小强,丁建丽,夏楠,郭家新,张淑霞,杨童童,王敬哲,李晓航. 资源科学. 2019(04)
[2]一种利用高光谱像元分解技术提取水体边界的方法[J]. 周炜,关洪军,童俊. 测绘通报. 2019(03)
[3]Sentinel-2和Landsat8影像的四种常用水体指数地表水体提取对比[J]. 王大钊,王思梦,黄昌. 国土资源遥感. 2019(03)
[4]近30年南昌城区湖泊面积变化图谱和动态监测[J]. 聂欣然,刘荣,聂爱球,乐华峰,涂荣杰. 测绘与空间地理信息. 2018(08)
[5]近30 a云贵高原湖泊表面水体面积变化遥感监测与时空分析[J]. 肖茜,杨昆,洪亮. 湖泊科学. 2018(04)
[6]基于多源数据的云贵高原湖泊水体提取方法对比研究[J]. 肖茜,杨昆,洪亮. 云南师范大学学报(自然科学版). 2018(02)
[7]基于光学遥感的湖泊水体信息提取研究进展[J]. 种丹,张世强,李浩杰,李姣姣. 人民黄河. 2018(03)
[8]基于高光谱遥感数据的城市河网水体提取方法比较[J]. 林剑远,朱弯弯,张璇,尤红建. 河北师范大学学报(自然科学版). 2018(01)
[9]杞麓湖与异龙湖水体提取及湖泊面积变化动态监测[J]. 肖茜,杨昆,曹瓅,洪亮. 安徽农学通报. 2017(24)
[10]基于航空高光谱数据的近岸水体信息提取[J]. 付东洋,蒋城飞,王永星,李强,廖珊,刘大召. 海洋技术学报. 2017(02)
硕士论文
[1]基于高光谱遥感的城市水网水体提取研究和实现[D]. 张璇.山东大学 2014
[2]地物光谱特征分析技术研究[D]. 闻兵工.解放军信息工程大学 2009
本文编号：3623088
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