基于Landsat8-OLI遥感影像的水体提取方法研究

发布时间：2020-08-09 16:38

【摘要】：水体是遥感分类中不可或缺的一种地物类型,由于受到云、云阴影、山体阴影、水体污染、水体宽度及水深等因素的影响,常规的提取方法已经无法满足复杂区域的水体提取的精度。针对上述因素导致水体无法准确提取且阈值选择不具有普适性的问题,以Landsat8-OLI影像为数据源,在已有研究理论的基础上,提出了新的水体提取模型,实现了水体提取的自动化。首先,针对遥感影像上的厚云区域,通过对Landsat8-OLI影像研究区内的典型地物进行分析,利用波段4、5、6、7波段推导出每景影像的LBV变换模型,通过LV可以将厚云去除掉,通过三个分量组成的倒“V”型可以将水体提取出来。为了去除水田和阴影的影响,将LBV变换和TC变换后的各分量相结合组成新的水体提取模型,可以摆脱阈值的主观性。针对细小水体提取结果中出现的断裂问题,采用形态学进行处理使得断裂的情况有很大的改善;最后对水体自动提取的算法流程使用IDL进行实现,并采用高精度的ZY-03号数据非监督分类的结果对本文算法提取的结果进行混淆矩阵精度验证,结果证明该模型可以成功的提取水体,且Kappa系数达到了 0.8795,高于多波段谱间关系、水体指数、监督和非监督分类等传统方法的提取精度,完全满足精度要求。
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P332;TP79
【图文】：

实验数据,肯尼亚,水库

２研究区简介与数据预处理逡逑２．１研究区及数据概述逡逑本文的研宄区域如图２．１所示，该区域位于非洲东部的肯尼亚共和国，赤道横贯其东逡逑西，东非大裂谷纵贯南北。东邻索马里，南接坦桑尼亚，西连乌干达，北与埃塞尔比亚、逡逑南苏丹交界，东南濒临印度洋。海岸线长５３６ｋｍ。国土面积为５８２６４６ｋｍ２。全国的海拔平逡逑均在１５００ｍ以上。肯尼亚山巴蒂安峰５１９９ｍ，为非洲第二高峰。逡逑塔纳河位于肯尼亚的东部，发源于肯尼亚山和阿伯德尔山脉，塔纳河上游河流形成深逡逑切曲流，在蓄水有利地段建筑大坝，最终塔纳河上共建有７处水库，分别是：津达鲁马水逡逑库（Ｋｉｎｄａｒｕｍａ）、康布鲁水库（Ｋａｍｂｕｒｕ）、基塔鲁水库（Ｇｉｔａｒｕ）、马星加水库（Ｍａｓｉｎｇａ）、逡逑基安贝雷水库（Ｋｉａｍｂｅｒｅ）、穆同加水库（Ｍｕｔｏｎｇａ）、大暴布水库（Ｇｒａｎｄ邋ｆａｌｌｓ），具有发逡逑电功能。塔纳河为常年性水流河，而南北两侧的多条支流受季节的影响较大，水源常常得逡逑不到补充而成为季节性河流

示意图,正射校正,误差,示意图

逑预处理结果逡逑图２．２数据处理流程图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｄａｔａ邋ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ逡逑幌逡逑图２．３邋ＺＹ－３号ＲＰＣ正射校正误差示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＺＹ－３邋ＲＰＣ邋ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ邋ｅｒｒｏｒ逡逑２．３．邋Ｉ辐射定标与大气校正逡逑卫星传感器在获取地物影像的过程中，虽然在波段范围设计时己经排除了水汽等吸收逡逑的波长，但大气对地物的辐射值变化还是有很大的影响，且由于地物本身所处的环境的影逡逑１３邋－逡逑

遥感成像,水体,机理

３传统的水体信息提取理论逡逑遥感影像中提取水体的难点在于阴影（山体阴影和云阴影）和水体的光谱反射值都很逡逑低，光谱曲线存在着互相交叉现象，如图３．５所示。因此，在光谱上使用单一阈值来区别逡逑水体和阴影是不可能的。另外，由于水中杂质（泥沙、叶绿素，水深等）含量的不同，水逡逑体的光谱曲线特征会变得比较复杂，尤其在水体像元的宽度不超过２个像素时，水体的光逡逑谱曲线由于受到水体边缘地物光谱反射值的影响，已经表现不出来水体本身的光谱曲线特逡逑征。逡逑逦邋Ｓｐｆ＜ｔｙｊｌ邋Ｐｉｏｌｒｆｏ逦逦Ｓｐｃ＜ｔｉａｌ邋Ｐｖ0（ｉｋ＞逡逑６００邋＾逡逑９０００逡逑ＳＣＯ逡逑％邋ａｏｏｏ逦５逡逑５逦５逦１００逡逑２邋／000逦５逦５００逡逑0逦ａ逡逑６０００邋＾°°逡逑１００逡逑Ｉ邋２邋Ｊ邋４邋Ｓ邋６逦７逦１逦２逦３逦４邋Ｓ邋６逦７逡逑ｌｎｄ？逦ｉｎｄｒｘ逡逑（ａ）大气校正前光谱曲线逦（ｂ）大气校正后光谱曲线逡逑图３．１水体光谱曲线逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｓｐｅｃｔｒａｌ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｗａｔｅｒ邋ｂｏｄｙ逡逑水体的遥感成像机理如图３．２所示，水体的ＤＮ值获取过程中比较复杂，受外界环境逡逑的影响较大，主要包括水面的吸收、反射、水底垫面层的反射及悬浮物等。此外，水体在逡逑不同波长辐射值有很大的差别，如图３．３邋（ａ）－（ｇ）所示，分别表示从蓝光到短波红外的７个波逡逑段上的辐射，从图中可知，水体在波长较长的近红外波段上特征比较明显，且随着波长的逡逑增加

【参考文献】