基于时序高分一号影像的平原河网区水体信息快速提取研究

水体信息的高精度提取是区域水资源利用研究的基础和关键。为改善平原河网区水体遥感信息提取中城镇、阴影和裸土等像元混淆问题,基于多时相高分一号影像,提出时序归一化水体指数(NDWI)、归一化植被指数(NDVI)和近红外波段反照率信息相结合的决策树水体信息提取方法,并以江淮下游典型平原区开展实证研究。试验结果表明,多时相光谱信息的使用有效改善了阴影和裸土等像元的混淆,提高了较小水体的提取精度,总体精度为93%,Kappa系数为0.85,更合理地反映了水面率呈自西向东逐渐减少的空间特征,研究成果可为其他平原区水体信息提取提供借鉴。     

城市建成区黑臭水体评价方法比较

对黑臭多因子加权指数模型、有机污染指数模型和中华人民共和国住房和城乡建设部提出的城市建成区黑臭水体评价方法(简称住建部的评价方法)3种城市建成区黑臭水体评价方法进行比较。结果表明:(1)对水体常规状态的评价,3种方法的黑臭水体评价结果均具有客观合理性;(2)黑臭多因子加权指数模型和有机污染指数模型均能客观评价泵站放江导致水体发生间歇性黑臭和污水直排导致水体长期重度黑臭的状态;(3)住建部的评价方法能客观评价水体的间歇性黑臭状态,但对水体长期重度黑臭状态的评价结果误差较大,与黑臭多因子加权指数模型和有机污染指数模型评价的结果相比,住建部的评价方法对水体的长期重度黑臭的评价偏轻。对3种黑臭水体方法对水体的间歇性黑臭和长期黑臭两种状态评价得出的黑臭指数进行相关性分析,均属中度相关,说明3种方法得出的评价结果具有相似性。     

基于多光谱影像的水体自动提取方法比较研究

以鄱阳湖湿地及附近水域为研究区,基于Landsat OLI影像从水体错提率和面积精度两方面比较了单波段阈值法、归一化差异水体指数法(NDWI)、改进的归一化差异水体指数法(MNDWI)、新型水体指数法(NWI)提取湿地水体的效果。并针对传统提取方法中阈值难以确定的问题,引入直方图波谷法、大津法、迭代法计算阈值。结果表明:单波段阈值法的提取效果较差,3种水体指数法均能对水体进行有效提取;直方图波谷法的计算效果不稳定,不适合计算此次水体提取方法的阈值;大津法和迭代法均能较准确地计算阈值,其中大津法结合新型水体指数法(NWI)精度最高。     

基于归一化水体指数的水域面积估算研究

以ETM+影像为数据源,采用2种归一化水体指数分别从遥感数据中定量提取水域面积,并将提取结果和监督分类提取结果做比较.研究表明,3种模型都能从ETM+遥感数据中准确提取水体信息,并且归一化水体指数模型简单计算速度快,适合用于水域面积的动态监测.选用优良的训练样本,监督分类提取的结果和归一化差异水体指数相同或者更优.     

基于 ISM 的城市黑臭水体整治公众满意度影响因素

在我国城市大部分河道已演变为黑臭河道的背景下,进行黑臭水体整治、改善城市水环境成为一项重要任务。将公众满意程度和长效机制建设情况作为评判黑臭水体整治效果好坏的依据,已经成为一种趋势。以南京市鼓楼区6条黑臭河道整治的公众满意度测评数据为基础,通过单因素方差分析筛选出7个对公众满意度有显著影响的因素,利用解释结构模型(ISM)梳理7个因素间的内在关联,建立多层递阶结构模型,为政府进行黑臭水体整治提供参考依据。分析结果表明,水体的异味、异常颜色、洁净程度和公众对整治工程的了解程度是影响黑臭水体整治公众满意度的直接因素,受访者人员性质是其间接因素,沿河污水直排、沿岸垃圾堆放现象是其根本因素。     

南四湖水体叶绿素a浓度实用化高光谱反演模型

根据2014年7月21-23日在南四湖实测的高光谱数据和同步水质采样分析数据分别构建了反演南四湖水体叶绿素a浓度的单波段模型、一阶微分模型、波段比值模型、三波段模型以及四波段模型,并进行验证,同时尝试用连续统去除和反连续统去除法构建叶绿素a浓度反演模型。结果表明:R*728模型、R'705模型、R*728/R*617波段比值模型、R734/R463波段比值模型、[R-1rs(671)-R-1rs(730)]·Rrs(763)三波段模型以及[R-1rs(682)-R-1rs(720)]·[R-1rs(761)-R-1rs(733)]-1四波段模型均可以较好的估测南四湖水体叶绿素a浓度,均方根误差RMSE小于7μg/L,ARE在15%以内。其中各模型中线性模型估测精度最高,更适合南四湖水体叶绿素a浓度的高光谱反演;连续统去除和反连续统去除法无法建模。     

基于SPOT-VGT数据的洞庭湖水体面积变化分析

监测洞庭湖水体变化、全面了解其变化规律和演化趋势对于湖区治理和防洪减灾具有重要的现实意义.本文基于SPOT-VGT NDVI数据,采用动态阈值法提取了洞庭湖1998-2010年间逐旬水体信息,并结合历史数据分析了水体面积变化特征.主要结论如下:①动态阈值方法在长时间序列、大数据量的遥感信息提取中具有显著优越性.②洞庭湖水体面积在年内呈现明显季节性变化;在年际呈缩减趋势(丰水期);1825-2010年水体缩减呈现四个阶段,当前处于新一轮的锐减期.③基于累积降雨量数据建立的水面积预测经验模型,精度较为理想.     

利用ASTER影像反演松辽平原水体悬浮物浓度

对松辽平原的ASTER影像进行几何校正、辐射校正等预处理,并利用归一化水体指数(normalizeddifference water index)做掩模提取测区内水体,再将实测的水体悬浮物浓度和各波段反射率作相关性回归分析,探求水体中悬浮物的特征波段。实验表明,当水体中悬浮物含量增加时,ASTER遥感影像的1~4波段水体反射率明显增加,且第3波段水体的反射率与实测水体悬浮物浓度关系最密切。最后确定了利用ASTER影像第3波段与水体悬浮物浓度进行线形拟合的方法反演水体悬浮物浓度。实践证明,利用回归分析所建立的线性反演模型可以很好地反演测区内水体悬浮物浓度。     

汾河太原城区段及玉门河水质数值模拟研究

在对汾河太原城区段及玉门河进行水质监测基础上,分析了其水质状况的时空变化规律,并根据各河段不同的水质特征,分别建立不同的水质数值模型,结合水文水质资料进行参数率定、模型验证,各河段验证结果与水质实测情况具有较好的吻合度,表明所建模型基本合理可行.同时针对所研究河段水体黑臭问题严重的情况,给出了适合汾河太原城区段水体黑臭评价的黑臭模型,提出了黑臭度的概念,用来定量反映汾河水体黑臭程度.     

贵州百花湖叶绿素a高光谱监测模型研究

为对百花湖的叶绿素a浓度进行高光谱模型监测,以更高效和在更大范围内监测湖水富营养化状况,结合百花湖水体的具体情况,对湖区水体布置采样点进行监测,获取了2012年4月和12月的实测水体高光谱数据和叶绿素a浓度数据。通过对获取数据的处理和分析,提取了叶绿素a的敏感波段并建立了叶绿素a浓度与水体光谱反射率相关模型。分析结果发现:1百花湖叶绿素a的敏感波段为706,707,678 nm和679nm,且敏感波段的组合运算可提高光谱数据与叶绿素a浓度之间的相关显著性;2通过对模型精度的对比分析,发现用(706+707)/(678+679)波段组合所建立的线性模型对叶绿素a浓度的反演精度最高;3以4月份的数据建立的模型经12月份的数据验证,精度也较高,说明该模型在一定范围内不受时间限制,可用来对百花湖叶绿素a的浓度进行及时监测。     

基于GRACE和MODIS数据的长江流域陆地水储量变化分析及预测

利用GRACE重力卫星数据反演的长江流域陆地水储量变化(TWSA)以及MODIS遥感数据生成的归一化植被指数(NDVI),从趋势性、相关性及时空变化特征3方面分析长江流域陆地水储量变化以及植被覆盖变化。结果表明:长江流域归一化植被指数(NDVI)与陆地水储量变化(TWSA)之间有强相关性,二者均在2月份达到最低值,在8月份达到峰值,季节变化均呈现夏季＞秋季＞春季＞冬季的规律。利用GRACE水储量与NDVI最小二乘拟合关系,通过灰色预测模型得出长江流域2016年为偏丰水年。研究结果可为长江流域水资源规划及预警提供参考依据。     

基于混合像元分解的武汉市湖泊面积变化监测

以中等分辨率Landsat TM/ETM+为数据源的常用水体提取方法有阈值法、谱间关系法、归一化水体指数法和分类法,然而这些方法都未考虑混合像元的影响.遥感影像上不可避免的存在着混合像元,这使得基于像元的遥感信息提取精度难以满足较高精度应用需求.首先利用混合像元线性光谱分解方法从2006年武汉地区LandsatTM影像...     

NDVI对NDSI积雪信息提取阈值的影响研究

雪盖面积是水文,气候模型的重要输入参数之一。通过遥感可以实时获取大尺度范围内的积雪覆盖信息,弥补地面观测在空间范围上的不足。中等分辨率光谱成像仪(MODIS)数据因其具有高光谱、高时间分辨率的特点,越来越多的应用在积雪信息提取上。本文在总结现有方法的基础上,分析了现有方法的优劣,建立了一个新的积雪信息、归一化植被指数(NDVI)、归一化雪盖指数(NDSI)的线性关系模型。对该模型进行了精度验证。结果表明:在植被覆盖率较高的地区,该方法减少了8.7%的误分类像元。     

基于遥感技术的洱海水域面积提取方法研究

湖泊作为区域地表水循环中的一个重要载体,对区域的水资源环境平衡发挥着重要作用。本文运用遥感技术,以2010年ETM+作为数据源,对遥感图像进行预处理之后,通过应用缨帽变换、归一化差分水体指数(NDWI)和增强型水体指数(EWI)3种方法,分别对云南省大理州洱海2010年的水域面积进行提取,比较方法准确性。通过对比效果得出,针对取洱海水域面积3种方法提取效果都非常好,其中归一化差分水体指数法能够更为准确而且快速的提取出水体面积。     

水库水体的最大类间方差迭代遥感提取方法

针对利用遥感影像结合经验阈值提取水体信息需要进行大量试验,难以客观地确定水体与非水体分割阈值的问题,在最大类间方差法的基础上提出了最大类间方差迭代法来优化提取水库水体信息。基于高分一号(GF-1)卫星影像数据,使用归一化差分水体指数(NDWI)法初步提取了水体信息,通过形态学膨胀算法建立缓冲区,采用多次迭代最大类间方差法计算自适应阈值,用于分割水体与非水体,从而实现水体最优提取。实例验证结果表明,提出的优化方法可以有效地消除建筑等非水体地物信息的干扰,较准确地提取水库水体信息在不同时期的特征,总体分类精度与Kappa系数较最大类间方差法提取结果分别提高了9.36%和24.09%,综合精度平均提高了10.42%。     

IOE模型在延安市宝塔区碾庄沟流域滑坡易发性分区中的应用

将延安市宝塔区碾庄沟流域作为研究区,在野外调查以及遥感解译的基础上,得到了73个滑坡点数据,其中70%的滑坡点被当作训练样本,剩余的30%的滑坡点被当作测试样本。选取坡度、坡向、高程、归一化植被指数(NDVI)、岩土体类型、土地利用类型、平面曲率和剖面曲率作为滑坡易发性分区建模的解释变量。利用熵指数模型(IOE)计算研究区的滑坡易发性指数(LSI),得到了研究区滑坡易发性分区图(LSM)。最后利用准确率和接受者操作特征曲线下的面积(AUC)对分区结果进行评价。结果表明:训练样本集和测试样本集的准确率均大于0.8,且测试样本集的AUC值为0.9641,说明研究区的滑坡易发性分区结果可信度高,且IOE模型具有较强的泛化能力。研究结果也可以为当地的滑坡防治工作提供参考。     

渭河干流杨凌段水边线提取及其分维数计算方法研究

利用RGB遥感影像和DEM数据,采用Sobel算子法、人工交互阈值分割法、DEM河网法和面向对象分类法提取渭河干流杨凌段水边线信息和分维数计算。结果表明:不同方法所提取的水边线的盒分维方程的判定系数差别不明显,且具有良好的提取效果;当数据精度较高,研究面积较小时,人工交互阈值分割法具有较高的提取精度,高分辨率RGB遥感影像也能用于提取水边线信息;研究区河流分维数在1. 0～1. 4之间,属于侵蚀发育阶段的幼年期;文中4种方法提取水边线均可行,在缺乏高精度DEM数据的情况下,采用RGB遥感影像也可以较好地提取水边线信息。     

基于四种水体指数的艾比湖水面提取及时空变化分析

以Landsat5/7/8系列遥感影像为数据源,利用归一化差异水体指数(Normalized difference water index,NDWI)、改进的归一化差异水体指数(Modified normalized difference water index,MNDWI)、自动水体指数(Automated water extraction index,AWEI)、改进的自动水体指数(Modified automated water extraction index,MAWEI )提取艾比湖水体,建立混淆矩阵对4种水体指数提取结果进行对比分析,利用精度最高指数提取艾比湖面积并通过动态度分析湖泊面积变化趋势,同时对艾比湖面积变化的驱动因素进行分析。结果表明:MAWEI指数精度最高,精度达到95%以上,Kappa系数＞0.94。2000—2003年期间,艾比湖面积从768.93 km²增加至982.27 km²,湖泊面积增加27.74％、动态度为9.24％;2003—2014年期间,湖泊面积减至447.08 km²,湖泊面积缩减54.48％、动态度为-4.95％;2014—2018年期间,湖泊面积再次增加至852.77 km²,湖泊面积增加90.74%、动态度为22.68％;2018-2020年湖泊面积减至593.79 km²,湖泊面积缩减30.36％、动态度为-15.18％,总的来说近20 a艾比湖面积变化呈现先扩张再退缩的趋势。湖泊面积变化与年均降水量呈正相关,与蒸发量呈负相关,与博尔塔拉河和精河径流量呈正相关。水资源的减少及其周围人口、灌溉面积及生产值持续增长引起经济社会总用水量的激增,对湖泊面积变化产生一定的影响。研究成果对艾比湖生态环境保护有一定参考意义。     

基于GF-1/WFV的钱塘江叶绿素a和总悬浮物浓度遥感估算

为了探究高分一号(GF-1)卫星对河流水体水质参数遥感反演的效果,使用GF-1卫星数据的16 m分辨率的GF-1/WFV传感器数据和地面实测数据,基于地面实测光谱反射率数据模拟WFV波段组合,构建水体叶绿素a和总悬浮物浓度遥感模型,从而对钱塘江流域杭州段水体水质参数进行估算。研究结果表明:基于B1-B3差值的二次多项式模型可用于叶绿素a浓度估算(R²=0.83,RMSE=0.74 μg/L),基于B3波段的二次多项式模型可用于总悬浮物浓度的估算(R²=0.92,RMSE=1 mg/L);通过模型应用于准同步的GF-1/WFV数据,较好反映了低潮位钱塘江杭州段水体叶绿素a和总悬浮物浓度的空间分布,为高分一号卫星数据遥感监测钱塘江水色参数做出了有益的探索性工作。研究方法及结果对其他流域河流水色遥感研究具有参考价值。