基于MODIS遥感数据的水体提取方法及模型研究

利用遥感数据提取水体,是水资源和洪涝灾害监测的重要手段及其理论基础。本文根据MODIS遥感数据的特点以及水体的波谱特性,分析了水体在MODIS不同通道遥感影像上的反映特征,确定了MODIS遥感数据中对水体敏感的若干通道,以此作为理论基础,提出了利用MODIS遥感数据进行水体提取的方法以及相应的实现模型。     

基于Google Earth Engine的湖泊水位与水体面积关系研究

对于传统的湖泊水位-面积关系模型研究, 长时间序列遥感影像水体提取存在数据下载和处理繁琐、大量使用专业软件和人工干预多等问题, 研究过程耗时长、效率低. 基于Google Earth Engine, 对2002年至2016年长时间序列Landsat影像数据进行预处理, 利用NDWI提取东洞庭湖水体范围并计算水域面积, 结合城陵矶水文站日水位数据, 设计水位加权平均法、阈值法和单点水位法比较并确定影像对应的最优水位, 建立水位-水体面积关系曲线. 研究结果表明: (1)东洞庭湖水域范围随季节变化大, 面积在7～9月最大, 在1～3月最小; (2)利用阈值法计算最优水位的精度(R2=0.9628)优于加权平均水位法(R2=0.8322)和单点水位法(R2=0.9457); (3)五次多项式模型建立水位-面积关系曲线拟合精度最高(R2=0.9628).     

基于2013-2016年TM影像鄱阳湖面积动态监测

基于2016年landsat-8遥感影像,采用ENVI软件分别利用归一化水体指数(NDWI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)、多波段谱间关系、自动水提取指数法(AWEI)对鄱阳湖水域面积进行提取、分析对比,结果表明自动水体指数提取水体的适用性最好。利用自动水体指数法提取得到鄱阳湖区域2013年到2016年的水域面积,分析得到鄱阳湖水域面积时空变化规律,通过GRACE数据计算得到的等效水高值对变化规律进行验证,两者相关性达0.74。通过GRACE重力数据反演有效的弥补实测数据缺失的不足。     

光学和SAR遥感数据在赵村水库水体监测中的应用

为了解决传统水库监测管理手段效率低下的问题，采用光学影像和SAR影像数据对水库水体进行提取，实现对水库水域面积的动态监测。对比分析了多种水体提取方法在赵村水库的适用性，并结合现场调研的实际情况，分析了降雨量、水域面积和水位之间的关系。此外，利用数字高程模型对水库淹没区进行了模拟计算，得出了不同坝高设计下的淹没区域面积，并结合遥感影像进行了可视化展示。研究结果表明，光学影像和SAR影像数据相结合的方法可以准确提取水库水体信息，结果与实地调研数据相符，可为后续的水库监测预警工作提供有效的数据支持。     

二维散点-分类NDVI法的邛海湖面积估算研究

针对采用MODIS卫星遥感影像进行水体面积估算时存在大量混合像元的问题,提出了二维散点-分类NDVI法进行小面积水体的面积估算。方法在对250 m分辨率的MODIS第1、2波段数据二维可视化分析的基础上,选取目测即可区分的地物样本点集训练BP神经网络并对实验区像元进行分类判别,提取混合像元。应用线性光谱混合像元分解模型实现水体面积计算。对四川省邛海湖进行面积估算的结果表明,二维散点-分类NDVI法较其他的水体提取方法具有更好的适应性,在小面积水体定量计算上有更高的精度,适用于小型湖泊、水库等较小水体的实时监控。     

基于MODIS的海冰面积遥感监测及其与气温的相关分析

利用MODIS海冰遥感监测原理及海冰反演方法,提取海冰像元并估算海冰面积。利用2004~2007年冬季MODIS遥感影像,并结合辽东湾沿岸14个气象站的气象资料,研究辽东湾海冰面积与气温的关系。结果表明：辽东湾冬季海冰面积与气温有着显著的负相关关系,相关系数为-0.815,通过二者之间的回归方程可预估未来海冰面积变化趋势。     

基于Sentinel-1,2和Landsat 8时序影像的鄱阳湖湿地连续变化监测研究

湿地具有季节性特征,高时间分辨率遥感监测能够更为客观精准地认识其时空变化规律。选择季节性变化显著、我国第一大淡水湖生态湿地——鄱阳湖湿地为典型案例,利用Sentinel-1,2和Landsat 8卫星的2017～2019年所有可以获取的不同时相影像,采用随机森林分类(Random Forest,RF)方法,对研究区的湿地进行遥感分类和信息提取,发挥海量遥感影像在湿地宏观连续监测的优势,解析鄱阳湖湿地的年际、年内时空动态变化特征。研究结果表明:Sentinel-2影像为鄱阳湖湿地动态变化监测提供良好的数据基础,随机森林分类总体分类精度高于90%,提取效果具有比较优势。对3 a分类结果进行统计分析,各湿地类型在年内均呈现出动态变化的特点,在每年2月泥滩和草洲面积到达年内最大,水体面积为年内最小;每年6、7月份水域面积达到年内最大,泥滩和草洲面积最小,季节性变化明显;月度时间序列的分类结果,能更准确地说明湿地类型的月度和季度变化。因此,结合Seninel-1,2以及Landsat 8数据,基于RF算法,能及时、有效地对鄱阳湖等季节性变化强烈的湿地进行动态监测,对开展湿地资源高效调查工作具有重要意义。     

基于高光谱数据和MODIS影像的鄱阳湖悬浮泥沙浓度估算

本文旨在寻找悬浮泥沙浓度的MODIS遥感影像估算模型,并利用实测的高光谱数据对其敏感波段和反演模型进行测试和验证。以鄱阳湖为研究区域,利用光谱数据进行分析,为利用遥感影像建模提供依据。进一步利用同步进行的鄱阳湖水质采样分析与MODIS影像中等分辨率各个波段反射率及其组合进行相关分析,寻找反演悬浮泥沙浓度的敏感波段。实验表明,MODIS的第一波段反射率对于悬浮泥沙浓度有很好的匹配(R² = 0.91; n = 25),进而建立了鄱阳湖地区的悬浮泥沙浓度遥感定量估算模型。利用估算模型和鄱阳湖地区历史MODIS影像,得到了鄱阳湖悬浮泥沙浓度分布图。基于对汛期鄱阳湖悬浮泥沙浓度的连续监测,可对长江倒灌入鄱阳湖现象的形态进行观测。     

基于遥感技术的鄱阳湖面积库容估算

首先使用基于图像间逻辑运算的水体提取方法提取出鄱阳湖水体;然后将提取的水体转化为矢量格式并统计得到鄱阳湖面积;最后,将提取出的矢量水面节点处的高程值进行插值得到的水面高程图与DEM相减,得到水深图,再根据水深图和栅格大小便可得到鄱阳湖的库容。实验结果表明,本文方法可以很好地提取出鄱阳湖水体,对于鄱阳湖面积与库容的估算,估算的结果与其他学者的结果相比偏大11%左右。文中提出的利用TM影像和DEM对鄱阳湖面积和库容进行估算的方法,可作为水域动态监测的一个新思路。     

基于多时相MODIS监测冬小麦的种植面积

论文基于时相和波谱信息，利用MODIS数据监测了北京冬小麦的种植面积。首先，基于地形高度对地物光谱反射值的影响，借助DEM数据对研究区域进行划分。其次，在分析并提取北京地区主要农作物时间谱曲线特征的基础上，设计决策函数，成功提取了北京地区冬小麦的种植面积。最后，比较并分析了非遥感数据对监测精度的影响。研究结果表明，（1）时相信息可以极大的提高农作物种植面积的监测精度。（2）辅助数据的利用，使决策函数的设计更具有针对性，监测结果更可靠。（3）多源多时相遥感数据在农作物种植面积的提取中具有明显的技术优势和重要的应用潜力。     

基于Landsat-TM影像的鄱阳湖典型湿地动态变化研究

利用分层分类法,通过对鄱阳湖典型湿地(蚌湖与赣江中支口三角洲)长序列秋季Landsat-TM影像进行解译分析,探讨了1991年~2008年间鄱阳湖典型湿地动态变化特征。结果表明分层分类方法能够有效地应用于Landsat-TM遥感影像的解译;从1991年到2008年蚌湖和赣江中支口三角洲湿地的植被面积分别增加18.56km2和6.01km2,其中赣江主支三角洲洲滩植被分布呈向湖体扩展态势。植被分布受水情影响比较大,蚌湖湿地的苔草面积与同时期水面积呈负相关性,而赣江主支三角洲湿地植被类型结构变化受水位影响也比较明显,苔草面积变化与秋季湖口水位表现为负相关,芦苇分布面积变化则与湖口水位变化趋势较为一致。     

基于RS和GIS的洪涝灾害监测与评估研究

以鄱阳湖区为例,对洪灾的快速监测与评估进行研究。首先探讨了洪灾监测与评估所需的基础背景数据,包括数字地面高程模型(DEM)、本底水体数据及土地利用数据;然后介绍了以RS和GIS为支撑,对洪涝灾害进行监测评估,实现了对遥感获取的灾情信息与地面实况信息进行各种空间分析与专题分析,从而提取出洪涝淹没的范围和面积,及时地反映出淹没的程度及地理位置,快速地对洪涝灾情进行评估。最后结果显示:该方法快速、有效,能够为相关决策部门了解灾情、制定救灾方案以及灾后规划等提供决策支持。     

Analysing changes of the Poyang Lake water area using Sentinel-1 synthetic aperture radar imagery

Poyang Lake is the largest freshwater lake in China. Monitoring changes of its water area is essential for the conservation of important wetlands and ecological resources, and plays an important role for sustainable water use and management. Landsat and Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor images are widely used for mapping waterbodies, because of their sensitivity for spectral reflectance of water. However, studies using Landsat images have limited their investigations of changes of Poyang Lake to dry season due to the impairment by cloud cover. Further limited by the rather long 16 day revisit cycle, most existing studies build on the vague assumption that Poyang Lake undergoes only relatively slow changes during this season. MODIS, in contrast, provides a very short revisit period, but has been proven not to be able to assess the water area of Poyang Lake accurately due to low spatial resolution. Therefore, the contribution of this study is to investigate recent Poyang Lake water area changes both during high- and low-water period with unforeseen temporal and spatial resolution using Sentinel-1 synthetic aperture radar (SAR) imagery. More specifically, we aim at investigating Poyang Lake’s recent water area changes in intra-month scales. During the observation period from October 2014 to March 2016, October 2014 was the month with the largest max/min water coverage ratio. Water coverage of winter in 2014 and 2015 was completely different, as a severe drought happened in 2014 and an unusual winter flood happened in 2015. Thus, this study demonstrates the potential of using Sentinel-1 SAR data to reveal intra-month variations, benefiting from the sensor’s regular observation capabilities independent of weather conditions. It is shown that Sentinel-1 SAR data, with rapid availability and free-of-charge distribution policy, as well as relatively high spatial and temporal resolutions, is becoming an indispensable data source for a detailed monitoring of important inland waterbodies and wetlands.     

基于HJ-1 CCD数据的洪涝灾害范围动态监测研究——以黑龙江省抚远县为例

洪涝灾害范围是表征洪涝灾害时空分布特征的关键物理参数,是洪涝灾害灾情评估的主要内容和重要基础。充分利用遥感技术、地面站网观测数据和实地调查核查等手段,是当前"天、空、地、现场"一体化开展洪涝灾害范围动态监测的研究前沿。针对洪涝灾害范围实时动态演变过程监测时效性受数据和信息提取效率制约的问题,提出了基于HJ-1CCD数据利用区域生长算法的洪涝灾害范围提取模型。在研究多种地物目标的影像特征与光谱响应特征基础上,采用区域生长算法对2013年汛期黑龙江省抚远县洪涝灾害范围进行识别和判定。结果表明:汛期内稳定高频次获取的HJ-1CCD数据能为洪涝灾害范围识别和动态演变过程监测提供数据保障。区域生长法提取集中连片水体的效率高,能够将过去目视解译、人工勾画需要5h的工作量缩短到10min之内;提取结果宏观性强,在影响范围大的洪涝灾害范围动态监测业务中发挥着重要的作用。     

水文信息化在鄱阳湖超历史大洪水中的应用

2020年,鄱阳湖流域发生超历史大洪水,湖区堤防险情多发频发,3座万亩以上圩堤相继发生溃决.以防御鄱阳湖流域超历史大洪水为例,在分析江西水文信息化现状和发展规划的基础上,分别对智能感知监测系统、水文业务支撑系统、大数据分析技术,以及可视化会商系统在超历史大洪水的应急监测,预警预报,调度及水情服务等工作中取得的实际应用效...     

遥感大数据在水利中的应用及发展

首先回顾国内外遥感技术的发展历史;其次总结遥感数据在水利中的应用,尤其是在洪涝灾害监测评估中水体的动态监测、旱情灾害监测中土壤含水量监测、地表水源监测中水体边界和面积的提取及水土保持监测中植被覆盖度等环境因子的提取中的应用;最后结合现代信息技术手段,展望遥感大数据在水利应用中的前景,即形成由水利大数据到知识库,再到知识图谱,最终利用可视化应用服务水利行业的整体应用框架,利用微观宏观知识的融合,可服务于水利科学机理揭示,并提升水利管理的实时性、精准性、科学性和智能性,符合水利信息化的新时代要求。     

基于TM影像的几种常用水体提取方法的比较和分析

随着遥感技术的飞速发展,利用遥感数据来进行水资源的监测、调查和分析已成为一种必然的趋势。从遥感影像中快速、准确地提取水体信息,是进行水资源调查和监测的一种重要的方法和手段。目前进行水体提取的方法有很多,本文选取了常用的3种水体提取方法,即单波段阈值法、基于阈值的多波段谱间关系法、基于阈值的水体指数法,然后分别选取典型的武汉平原地区和宜昌山地地区为研究区,以Landsat5TM影像为数据源,通过实验来比较和分析这3种水体提取方法分别在平原地区和山地地区的优势和不足。