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.     

基于多源遥感数据的乌伦古湖面积动态变化分析

为精准研究乌伦古湖面积变化趋势,利用研究区1989～2017年高分辨率Landsat遥感影像,在分析不同水体提取方法优劣的基础上,利用改进的归一化差异水体指数法提取乌伦古湖水体面积,识别乌伦古湖面积的时空变化特征.结果表明:乌伦古湖水体面积2002年最大(1045.33 km2),2006年最小(1010.03 km2...     

基于Landsat及ICESat和Hydroweb的太湖容积变化监测

为得到太湖长期动态变化过程,利用1975—2015年Landsat数据,基于归一化差异水体指数法(NDWI)和改进型归一化差异水体指数法(MNDWI)提取湖泊面积数据,并基于ICESat和Hydroweb数据提取太湖水位数据。将两者相结合,得到了太湖容积变化和水量平衡数据。据此,分析了太湖水位、面积和容积变化的规律和趋势,并对其影响因素进行了研究。结果表明,太湖面积和容积变化近40年来呈缓慢增长趋势,分别从1975年的2 320.07 km~2和-0.047 0 km~3增长到了2015年的2 341.06 km~2和0.275 9 km3,增长趋势不明显;太湖水位总体上呈波动变化趋势,水位从1975年的0.982 6 m变为2015年的1.135 9 m。因此,太湖水位与面积相关性中等(R2≈0.65),容积变化与面积和水位变化的相关性较高(R~20.85)。太湖水量平衡为正平衡且变化不大,为0.009 2 km~3。入湖水量的增加、年降雨量和年蒸发量的变化及政府"退地还湖"政策是导致太湖发生变化的主要原因。     

近40年来中国西北内陆5个典型湖泊面积变化遥感分析

在全球气候变暖的背景下,研究中国西北内陆地区湖泊的面积变化不仅对水资源管理和可持续发展战略有着重要意义,也为评价气候变化与人类活动对湖泊的影响提供参考。以中国西北内陆区5个典型湖泊为研究对象,利用1970-2015年的Landsat MSS/TM/ETM+/OLI影像数据,利用归一化差异水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)和改进型归一化差异水体指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)分别提取5个典型湖泊边界并获取湖泊面积,同时利用5个典型湖泊周边的气象站降雨量、蒸发量等气象数据,尝试分析湖泊面积发生变化的原因。结果表明:红碱淖近30年来面积呈减小趋势,入湖河流拦蓄和煤炭地下开采等是导致面积减少的原因;博斯腾湖近40年来的面积呈先增加后减少的趋势,其面积变化主要受地表径流和积雪融水的影响;呼伦湖近40年来面积呈减少的趋势,其面积变化主要受入湖径流量的影响;贝尔湖近30年来呈相对稳定的趋势,其面积变化主要入湖径流量的影响;青海湖近40年来面积呈现先减小后增大的趋势,其面积变化主要受区域降水和入湖径流量的影响。     

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。     

水电梯级开发对水资源时空分布的影响研究

水电梯级开发必然会导致水资源的时空分布发生改变.以清江流域为例,采用两种归一化水体指数模型,分别从TM/ETM 遥感数据中提取水域面积,定量研究水电梯级开发对水资源分布的影响.研究表明,两种模型都能从TM/ETM 遥感数据中准确提取水体信息,并且模型简单、计算速度快,适合用于水资源的动态监测;清江中下游水域面积从梯级开发前1987年的近60km2,提高到2004年的110km2左右.     

近30年中国典型区域水体面积变化与归因

在生态文明建设中,水域空间率是一项重要的指标。一般情况下,某个区域中的水体面积越大生态环境越好。而水体面积又受到气候变化与人类活动的双重影响。中国水体面积的变化规律及归因是生态文明建设中一个关键的科学问题。在全国范围内,根据气候条件和经济发展情况,选取了9个研究区域。基于Google Earth Engine云计算平台,使用多个光谱指数组合的方法,对1986-2018年的Landsat影像进行水体提取。采用Mann-Kendall法分析了水体面积动态变化特征,并借助双累积曲线法和分布式水文模型,进一步计算了气候变化和人类活动对水体面积变化的贡献率。结果表明:(1)半干旱半湿润地区受人类活动影响剧烈,水体面积变化显著;(2)湿润地区受气候变化影响,水体面积显著增加;(3)人类对水资源的过度使用、跨流域调水以及水库修建直接决定大部分区域的水体面积变化。该研究能够为生态文明建设提供科技支撑。     

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。     

近30年黄河流域水体面积变化与影响因素分析

黄河水资源状况是社会关注的重点和热点。文章基于Google Earth Engine云平台、Landsat5/7/8数据与JRC数据,利用MNDWI指数与基于阈值的多波段谱间关系法提取了1990—2020年黄河流域丰水期与枯水期的地表水体并分析其时空分布特征,利用累积量斜率变化分析法量化出自然和人类活动因素对地表水体面积变化的贡献率。结果表明：(1)黄河流域内枯水期与丰水期的水体面积差异主要体现在自然水体,尤以中游干流最为明显;(2)在枯水期内人类活动因素对地表水体面积变化的贡献率较丰水期大;人类活动对水体面积的贡献率在中游最大(丰水期47.81%,枯水期76.47%)。     

基于GEE平台的黄河流域水体指数研究

黄河流域水体复杂,快速、准确地提取流域水体对黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义,但现有的水体指数无法满足去除遥感影像固有的山体阴影和精确提取复杂水体的要求。基于Google Earth Engine(GEE)平台和Sentinel-2影像,提出一种黄河流域水体指数(YRBWI),与归一化差异水体指数(NDWI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)和阴影水体指数(SWI)进行水体提取效果对比。结果表明,YRBWI对黄河流域水体提取的效果最好,具体表现在可以解决山体阴影混淆问题,能准确提取高含沙量水体;与NDWI、MNDWI和SWI相比,YRBWI的OA和Kappa值最大,说明YRBWI的水体提取精度最高;YRBWI的水体提取精度对阈值的变化不敏感,具有较强的抗干扰性。     

基于Landsat 8影像的地表水体指数提取方法研究——以鄱阳湖为例

为探究不同水体提取方法在鄱阳湖的提取效果,明确不同水体指数的影响因素和适用范围,以鄱阳湖主湖区Landsat 8遥感影像为基础,构建归一化差异水体指数（MNDWI）、自动水体指数（AWEIsh）、WI2015指数以及浮游藻类指数（FAI）对水体信息进行提取,并采用Sentinel-2 MSI卫星影像人工目视解译的成果验证各项指数提取精度。结果表明：Landsat 8影像能够支持大范围复杂地形水体提取研究,可以为水体提取提供丰富的地物光谱信息。四种水体指数在基于阈值提取的情况下,MNDWI指数提取水体的精度最高为95.50%、Kappa系数为0.870 8,能较好的去除大气影响,适用于各种典型区域、效果最佳。AWEIsh精度仅次于MNDWI指数,且在提取内陆湖泊方面优于MNDWI指数,在后期的研究中对于内陆湖泊范围较大的区域水体提取可以作为补充指数。     

基于GF-1遥感影像的河湖水域面积提取

针对水环境遥感监测需求,开展基于GF-1卫星影像的河湖水面信息提取。以怀洪新河为例,在对水体与背景地物波谱特征变化趋势分析基础上,对比阈值法、谱间关系法、水体指数模型法等3种常用方法在河流水域面积提取上的差异,以目视判断与精度分析对提取结果进行分析,结果表明,对于怀洪新河等大型的河流、湖泊等水体信息,水体指数阈值法提取结果精度最高,且具有水陆区分度高和误识别率低的特点,适用于解决大型水体目标快速提取问题。     

基于深度学习的黑臭水体遥感信息提取模型

黑臭水体分布广泛,严重损害人民的居住环境和城市整体美观形象。以河北省廊坊市为研究区,利用高分二号(GF-2)多光谱数据和实测数据,使用PSPNet(Pyramid Scene Parsing Network)和U-Net模型对黑臭水体遥感信息提取进行对比实验研究。基于可见光波段(RGB)及近红外波段(NIR)计算归一化差异植被指数(NDVI)和归一化差异黑臭水体指数(NDBWI),针对细小形状的黑臭水体普遍存在的漏检问题,引入注意力机制模块对模型进行优化改进,构建改进型深度学习黑臭水体遥感信息提取模型。结果表明:输入RGB+NIR+NDVI+NDBW六通道组合遥感影像并引入注意力机制的U-Net网络模型对黑臭水体的提取结果最佳,其精度评价指标F1-srore、MIoU、Recall分别达到了0.864 5、0.868 1、0.835 9。     

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%。     

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。     

基于ArcGIS的河道水土流失动态监测方法

为掌握河道水土流失变化情况,为水土流失防治提供依据,提出基于ArcGIS的河道水土流失动态监测方法。采集河道遥感影像导入ArcGIS平台,通过几何校正、影像镶嵌、大气校正、云层处理、波段融合,预处理遥感数据,计算植被指数、坡度因子、水体指数、建筑指数、差值和比值植被指数、裸土指数、降雨侵蚀力、土壤可蚀性,作为水土流失影响因子,叠加影响因子归一化值,计算流域水土流失强度,监测各个强度等级的土地面积变化。并以容易引起水土流失的河道为例,采集2016、2018、2020和2021年遥感数据,借助ArcGIS平台输出水土流失强度等级图。结果表明,河道水土流失微度面积增加,总面积减少,水土流失程度得到明显改善,河道治理工程取得成效。     

武汉市周边分蓄洪区特征参数复核研究

不同出版物对于武汉周边几个分蓄洪区的蓄洪面积、蓄洪容积等特征参数存在着较大的差异。通过比较几种分蓄洪区蓄洪面积、容积计算方法的精度,采用高精度DEM对武汉周边数个分蓄洪区的特征参数进行了复核,发现本次复核值与规划值差别较大,分蓄洪区的底水位、蓄洪面积及容积等特征参数规划值均存在着一定的不合理之处,特别是涨渡湖分蓄洪区的蓄洪面积,存在着较为明显的差异,因此需要规划单位进一步的复核计算分析。通过蓄洪面积及容积复核和底水位分析,发现武汉周边分蓄洪区存在着更大的蓄洪潜力和超额洪量调蓄能力。本研究可为相关规划修编提供参考。     

基于Landsat卫星数据的洪湖水体遥感监测研究

2011年洪湖遭遇了70 a一遇的干旱,湖区水体面积发生了明显的变化。为了解影响洪湖水体面积变化的因素,利用1973年以来的多期Landsat卫星遥感图像数据,提取洪湖湖区水域面积,结合同期逐月日平均降雨量数据,对洪湖水体面积变化进行了探讨。分析表明：洪湖水体面积呈下降趋势;1973~2000年洪湖水体面积和年降雨量数据、汛期降雨量数据的相关性都很高,水体面积的变化趋势和年降雨量的变化趋势基本一致;而1973~2010年洪湖水体面积和年降雨量数据、汛期降雨量数据的相关性都有所降低,说明2000年后,影响洪湖水体面积的因素可能存在降雨量之外的其他因素,具体情况还有待进一步深入研究。     

近40a岱海水域面积与水量变化遥感监测

岱海是中国重要的自治区级湖泊湿地自然保护区之一,近年来受气候变化和人类活动影响,岱海湖面严重萎缩,水量逐年减少。基于1977—2019年Landsat系列中高分辨率卫星遥感影像,利用改进的归一化差异水体指数法提取岱海水域面积,结合湖泊数字高程模型（DEM）和实测高程数据,利用逐像元法对岱海水量变化进行了估算。结果表明：1977—2019年岱海水域面积呈现萎缩趋势,43 a间共减少了91.86 km²,缩减比例达63.19%;1977—2019年岱海水量呈现下降趋势,库容量降低了9.03亿m³,年减少速率为0.22亿m³/a;岱海水量与水域面积呈现明显相关性且逐年递减,在不采取任何措施的情况下,以当前的多年平均萎缩速率,自2019年起,岱海将会在7 a后即2026年消亡。     

基于RS和GIS的磨盘山水库面积提取方法研究

本文基于遥感水体指数法和矢量化方法,以磨盘山水库Landsat8OLI遥感数据为基础资料,定量获取水库水域面积,并探究各个提取方法的优势与不足。结果表明:矢量化法获取的面积相对误差率最小,仅为0.072%,遥感水体指数的相对误差较大;遥感水体指数法具有快速、简捷、精准和效率高等优势,MNDWI法计算结果最佳,MNDWI和NDWI法相对误差分别为1.32%和4.21%;MNDWI法提取的水体信息能够满足水库水体监测与应急监测需求。