基于混合像元分解的水体提取及变化监测研究

发布时间：2017-06-09 02:01

  本文关键词：基于混合像元分解的水体提取及变化监测研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于遥感技术在这几年得到持续地发展,该技术研究得到广泛关注并被应用到不同领域。其中,借用遥感技术提取并动态监测水体的技术,可广泛应用于洪涝灾害评估、水环境监测、水资源检测等研究领域。Landsat系列影像具有运行周期短、数据信息量大、光谱波段数量多、免费下载等优点,对要求高频次监测的水资源遥感应用而言,是一种优选的数据资源。现有的水体提取方法大都是以像元为基础,但是混合像元的存在,限制了水体提取精度。所以深入到像元内部,分解像元,从亚像元角度提取水体信息,有利于提高水体遥感提取精度。本文将水库水体作为特定的实验研究对象,在深入分析混合像元分解模型和水体提取模型的基础上,了解水体混合像元波谱特性,针对水陆边界混合像元、阴影等暗色地物问题,采用杏林湾水库和石兜水库的LANDSAT遥感影像数据进行实验验证。论文主要研究工作如下:首先,简要说明了研究区域的自然概况及实验数据,并且对实验数据进行预处理操作;了解水体及其他地物波谱特性,研究水体提取模型,并采用水体指数法和SVM分类法对实验区域进行水体提取及提取结果分析。其次,了解现有混合像元的分解模子及分解过程;选择完全约束的最小二乘法(FCLS)提取研究区域的水体信息,以高分辨率的Google Earth TM地面实况作为参考图像,对提取结果的精度进行评价。结果表明FCLS方法提取结果优于水体指数法及SVM分类法。最后,通过计算六种定量描述纹理的特征统计量并选择最合适的均值特征统计量来得到实验区域的纹理空间信息;通过建立适合的决策树来结合FCLS方法得到的光谱信息与均值统计量得到的纹理空间信息,更好的提取水体。比较以上两种方法所提取的水体信息并统计提取精度可得:改进的FCLS方法对水体提取精度有所提高;结合FCLS混合像元方法与PCA方法提出FCLS-PCs变化检测方法,用于检测两景时相的水库变化情况,通过分析比较检测结果的各精度值可看出该方法效果更好;采用FCLS和多时相遥感数据,动态监测水库水面面积并分析原因,为水库生态环境管理提供重要参照。
【关键词】：水体面积提取 变化检测 纹理信息 遥感 环境监测
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P332
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 水体提取方法研究进展10-12
• 1.2.2 混合像元分解方法的研究12-13
• 1.2.3 存在的问题13-14
• 1.3 论文的主要研究工作14-18
• 1.3.1 研究目标14
• 1.3.2 研究内容14
• 1.3.3 研究方法14-15
• 1.3.4 论文组织架构15-18
• 第2章 研究区域概况与数据预处理18-26
• 2.1 研究区概况18-19
• 2.1.1 杏林湾水库18
• 2.1.2 石兜水库18-19
• 2.2 数据简介19-23
• 2.2.1 Landsat卫星数据介绍19-23
• 2.2.2 Google Earth TM参考数据介绍23
• 2.3 实验数据预处理23-25
• 2.3.1 研究区域裁切24
• 2.3.2 FLAASH大气校正24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 水体提取模型研究26-35
• 3.1 水体光谱特征26-30
• 3.1.1 水体成像机理26-27
• 3.1.2 水体波谱特征27-28
• 3.1.3 其他地物波谱特征28-30
• 3.2 水体提取模型的研究30-34
• 3.2.1 水体指数法30
• 3.2.2 SVM分类方法30-32
• 3.2.3 研究区域水体提取32-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 基于混合像元分解的水体提取方法研究35-53
• 4.1 混合像元成像机理35
• 4.2 现有混合像元分解模型简介35-41
• 4.2.1 线性光谱混合模型36-37
• 4.2.2 概率光谱混合模型37-38
• 4.2.3 模糊分析光谱混合模型38-39
• 4.2.4 几何光学光谱混合模型39
• 4.2.5 随机几何光谱混合模型39-40
• 4.2.6 神经网络模型40-41
• 4.3 混合像元分解过程41-44
• 4.3.1 数据降维41
• 4.3.2 端元提取41-43
• 4.3.3 反演43-44
• 4.4 完全约束最小二乘法混合像元分解方法44-48
• 4.4.1 研究区域端元提取44-45
• 4.4.2 监督型FCLS方法45-46
• 4.4.3 结合纹理特征的FCLS方法46-48
• 4.5 混合像元分解结果精度评价与分析48-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 杏林湾水库水面面积变化检测及分析53-59
• 5.1 水库水体变化检测方法研究53-54
• 5.1.1 多时相水体提取方法53
• 5.1.2 FCLS-PCs变化检测方法53
• 5.1.3 变化检测方法精度分析53-54
• 5.2 水库水体动态变化分析54-58
• 5.2.1 水库水体的时间变化分析55-56
• 5.2.2 水库水体的空间变化分析56-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第6章 总结与展望59-63
• 6.1 本文总结59-60
• 6.2 未来展望60-63
• 参考文献63-69
• 致谢69-71
• 在学期间发表的学术论文与研究成果71

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