第三部分 水体信息提取

1、水体提取v遥感影像记录了地表物体对电磁波的反射信息及其自身向外的辐射信息， 相对于其他地物而言， 水体在整个光谱范围内都呈现出较弱的反射率， 在近红外、 中红外及短波红外部分， 水体几乎吸收了全部的入射能量， 因此水体在这些的反射率特别低， 而土壤、植被、建筑物等在这些波段吸收能量较小，具有较高的反射率， 使得水体与它们具有明显的区别。v水体的研究离不开对水体范围、界线的准确提取，常用的 遥感影像水体信息提取方法主要有两类: v单波段法：依据水体在 几个波段上光谱的不同特征以及其它地物与水体的区别， 通过分析水体及背景地物的光谱值， 利用单个波段来提取 TM 影像中的水体信息 。单波段阈值法简

2、单可行， 却不易区分水体与阴影v多波段法：利用水体在不同波段上的光谱特性， 通过多波段之间的组合运算来增强影像中的水体信息， 从而易于从其他地物中分离提取出水体。单波段法v单波段法主要选取对水陆界反映较好的 Landsat-7 的ETM+的第四或五波段， 即近红外和中红外波段， 利用阈值法对水体进行提取。 TM5T（阈值）v在第五波段水体和非水体有明显的区别，该法利用了水体在这两个波段上的强吸收特性， 以及植被、 土壤在这两个波段较高的反射特性。 v由于山体阴影的影响， 使得中红外在阴坡面的反射能量特别低， 从而造成山体阴影在影像上呈现出明显的暗色调，水体与阴影的混淆使得难以在单波段上通过阈值

3、法来提取水体。多波段法谱间关系法： 水体具有(TM2+TM3)(TM4+TM5)的特征。相对于单波段阈值法，谱间关系法对阴影的误提也有很大的改进，但是， 此方法存在把居民地误提为水体的问题。归一化差异水体指数(NDWI)法：抑制植被和土壤信息提取水体。NDWI = (Green- NIR)/(Green+NIR)，土壤和建筑物在这两个波段的光谱特征与水体相似， 难以抑制土壤和建筑物信息。改进的归一化差异水体指数(MNDWI)：MNDWI = (Green-MIR)/(Green+MIR)，方法误提阴影和部分居民地。v波段之间的比值运算能减少由于地形坡度、 坡向、 阴影等环境条件影响 ,从而提高

4、水体识别准确性。选择绿光波段遥感数据和近红外波段遥感数据构建NDWI可以最大程度抑制植被信息。在 NDWI数据中 ,水体的值为最大 ,采用适当阈值就可以将水资源面积准确提取。v研究表明城市、 裸地和建筑物等背景地物在 TM/ ETM +遥感数据中第二波段和 第四波段的变化趋势和水体一致 ,如果选择 第二波段和的第四波段构建 NDWI ,当研究区域存在较多的裸地和城市等势必会形成噪音而造成水体误提现象。v研究表明 ,当采用中红波段代替近红波段后 ,水体的指数将增大 ,裸地和城市等的指数将降低 ,植被的水体指数虽然会增大 ,但还是小于水体的值。也就是说采用 TM/ ETM+第二波段和第五波段构建的

5、水体指数有利于突出水体信息和抑制其他地物信息。在 MNDWI数据中 ,水体的值也为最大 ,其他地物的值则比较小 ,选择一定阈值能很好地提取水体信息。v(1)如何解决阴影的误提：单波段法、谱间关系法和改进的归一化差异水体指数(MNDWI)法都不易消除阴影的影响。(TM2+TM3)(TM4+TM5)特征对消除易混淆的阴影的效果较好， 但对部分阴影， (TM2+TM3)(TM4+TM5)影像仅起到了增加水体和阴影亮度差值的作用。因此， 可以用(TM2+TM3) (TM4+TM5)T1(T1为阈值)的方法来解决。v(2)如何解决居民地的误提： 光谱特征曲线图第五波段水体和阴影的亮度值差异不大，而居民地的亮度值与水体和阴影的亮度值差异很大。因此可采用 TM5T(T为阈值)来消除居民地的影响。先分类再提取法共同点v多波段增强图阈值法利用水体在 TM 不同波段的波谱特性，通过多波段运算来增强影像中的水体信息，使得在增强图中水体值高于非水体地物值，从而设定下限阈值即可提取水体。存在着问题v阈值难确定：由于部分细小水体在影像中以混合像元的形态存在,存在水体和非水体地物过渡区，阈值难取。阈值高了将丢失细小水体信息，阈值低了将不少其他的地物信息误提出来。v各种方法增强效果均有区域局限性。在地类复杂的区域中，NDWI只在非山地的植被