基于ESTARFM的内陆湖泊遥感动态变化监测

发布时间：2022-04-28 22:32

　　在进行长时间湖泊水体面积遥感动态变化监测研究时,常出现数据缺失问题。利用改进型时空自适应反射率模型（enhanced spatial and temporal adaptive reference fusion model,ESTARFM）对缺失的遥感影像进行数据填补。结合MODIS数据模拟内蒙古红碱淖研究区2000年以后缺失的Landsat影像,在此基础上,利用水体指数法实现湖泊的面积和岸线的定量提取,从而实现了长时间湖泊水体遥感动态变化监测。结果表明:通过ESTARFM模型生成的MODIS和Landsat融合影像效果理想,有效解决了2000年以后Landsat影像缺失的问题;加入了融合影像的时序影像在进行水体动态变化监测时,更加细节地反映水体变化情况,有助于后续的分析研究;通过对红碱淖的长时间遥感动态变化监测,发现湖泊总体呈现出萎缩状态,具体可分为稳定、持续萎缩和增长3个阶段。 

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

研究区位置及影像

本文以预测模拟2007年10月23日的影像为例，利用2007年9月21日和2007年11月8日的MODIS(图2(a)和(c))和Landsat(图2(d)和(e))影像作为输入影像对，并根据2007年10月23日的MODIS影像(图2 (b))预测重构空间分辨率为30 m的遥感影像，并与2007年10月23日所获得的Landsat影像进行对比分析，以此证明基于ESTARFM算法所得的融合影像在水体提取方面的准确性和可行性。为避免无关区域造成的计算冗余，根据所研究湖泊的大小，本文在原始影像上裁剪出一块13.5 km×13.5 km的区域作为输入影像，并将搜索窗口大小设置为150 m×150 m(即5像元×5像元)。由于所设置的搜索窗口较小，故在原模型的基础上，更改了转换系数的计算方法，即直接利用窗口内所有高低空间分辨率的相似像元进行线性回归，而非每个低空间分辨率像元计算一个转换系数。图3为2007年10月23日MODIS和Landsat影像以及ESTARFM模型融合的影像。根据图3可以发现，经过ESTARFM模型进行融合所得的影像实现了将MODIS影像的空间分辨率从500 m升到30 m，且与真实的Landsat影像基本一致，同时对Landsat影像上云层遮盖的区域进行了清晰还原，通过目视观察可发现其基本上保留了原有的光谱信息。图3 ESTARFM模型融合结果对比

图2 ESTARFM模型输入数据图4为ESTARFM融合结果与Landsat数据计算的水体指数对比，可以看出利用ESTARFM模型融合结果和Landsat影像计算的水体指数MNDWI和EWI从目视观察来看，几乎毫无区别。在整张影像上随机选取10 000个点进行相关性分析，其相关系数分别为0.954 9和0.947 2，高度相关。因此，利用ESTARFM模型处理所得的融合影像可以用于水体提取。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MODIS-Landsat时空融合的陕北黄土高原植被覆盖变化研究[J]. 刘咏梅,马黎,黄昌,凯楠.  西北大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]红碱淖湖泊面积变化影响因素及预测分析[J]. 杨立彬,黄强,武见,贾正茂.  干旱区资源与环境. 2014(03)
[3]中低分辨率小波融合的玉米种植面积遥感估算[J]. 顾晓鹤,韩立建,王纪华,黄文江,何馨.  农业工程学报. 2012(03)
[4]中国湖泊的数量、面积与空间分布[J]. 马荣华,杨桂山,段洪涛,姜加虎,王苏民,冯学智,李爱农,孔繁翔,薛滨,吴敬禄,李世杰.  中国科学:地球科学. 2011(03)
[5]人类活动和气候变化对红碱淖植被覆盖变化的影响[J]. 李登科,何慧娟,刘安麟.  中国沙漠. 2010(04)
[6]人类活动和气候变化对红碱淖水面面积的影响[J]. 李登科,卓静,王钊.  冰川冻土. 2009(06)
[7]利用增强型水体指数（EWI）和GIS去噪音技术提取半干旱地区水系信息的研究[J]. 闫霈,张友静,张元.  遥感信息. 2007(06)
[8]流域气候变化和人类活动对内陆湖泊影响的分析[J]. 胡安焱.  干旱区资源与环境. 2007(05)
[9]论中国干旱区湖泊研究的重要意义[J]. 胡汝骥,姜逢清,王亚俊,孙占东,李宇安.  干旱区研究. 2007(02)
[10]利用改进的归一化差异水体指数（MNDWI）提取水体信息的研究[J]. 徐涵秋.  遥感学报. 2005(05)



本文编号：3649666