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。     

Landsat数据水体自动提取研究进展

水体自动提取是当前遥感技术应用研究的热点之一。在简述水体遥感识别机理的基础上,回顾了国内外常用的Landsat数据水体自动提取方法,并将其划分为单波段阈值法、多波段谱间关系法、水体指数法和分类后提取法4类进行综合阐述,最后从辐射校正、混合像元和图像二值细化3方面对水体自动提取的未来研究方向做了展望,以期为水体自动提取及相关研究提供参考。     

湖泊水体遥感提取方法比较研究

本文以位于我国不同地区的10个湖泊为研究区域,对波段差值模型、FAI模型以及NDWI和近红外波段模型等3种水体提取模型进行了比较,分析其在MODIS数据湖泊水体识别方面的效果。模型中的阈值分别采用大津法和迭代法计算。结果表明,波段差值模型在西部地区湖泊的应用效果较好,而NDWI和近红外波段模型在东部地区湖泊的应用效果较好,两者总体上比FAI模型更为准确地提取了湖泊水体信息。此外,大多数情况下大津法和迭代法得到的阈值是相近的。     

基于深度语义分割的无人机遥感影像水体提取研究

快速、可靠地获取遥感影像中的水体对于指导人类生产活动和掌握水资源的分布规律、开发保护具有重要意义。本研究根据无人机遥感影像在复杂环境下采用OCRNet语义分割模型结合HRNet骨干网进行水体提取,充分利用了水图像的特征,有效抑制了非水噪声,加快了模型的收敛速度。实验结果表明,该网络在准确率上有着不错的表现,Acc可达到99.30%,mIoU为0.9281,kappa系数（KC）为0.9231。     

利用MODIS数据反演地表温度的研究

地表温度(LST)是气象、水文、生态等研究中一个重要的参数,目前国内的研究大多使用NOAA/AVHRR数据来获取地表温度,应用MODIS数据获取LST基本上还是空白。MODISLST反演算法精度较高但是计算复杂,在很大程度上限制了其应用。采用简单的统计方法和神经网络方法,得出了内蒙古东北地区的LST计算公式。该公式计算简单而且精度很高,完全能够满足一般的研究需要。     

缺少水陆标识数据情况下MODIS图像云检测的实现

云检测中必须进行像元的水陆判识,云的存在给水陆判识带来了困难.因此,云检测中总是利用水陆标识数据辅助云检测.本文讨论了缺少水陆标识数据的云检测方法,并证明了该方法可行、实用.     

不同指数法在地表水体提取中的效果比较

由于遥感技术能够快速、高效地获取地表水体的时空分布特征,目前基于影像提取内陆水体的方法很多,但针对不同类型的水域,哪一种方法提取效果更好,是值得探讨的问题。以天健湖、须水河和黄河郑州段3个水域为研究对象,基于GF-2,Landsat 8,SPOT5卫星影像,采用水体、植被指数法等几种方法提取水域部分。通过分析提取效果,得出:对于水体较浅的天健湖,无论是GF-2还是Landsat 8影像,提取效果较好的方法是水体指数法,提取效果较差的均为单波段阈值法;对于相对较深的须水河,无论是GF-2还是Landsat 8影像,提取效果较好的方法是植被指数法,提取效果较差的均为单波段阈值法;对于含沙量较大、有细小水体的黄河水域,提取效果相对较好的是水体指数法,较差的是单波段阈值法和植被指数法。表明:在基于影像提取水体时,首先应弄清水域的情况,以采用相应的遥感指数。     

环境减灾小卫星影像水体和湿地自动提取方法研究

本文在研究HJ星多光谱CCD相机数据地物光谱特征基础上,提出了一种基于蓝光波段的改进型归一化差异水体指数（NDWI-B）,并分别利用HJ星数据和ETM＋数据,比较分析了NDWI-B和归一化差异水体指数NDWI提取水体的效果。结果证明,应用NDWI-B除可准确提取大范围水体外,还能够提取小范围水体和湿地,为基于环境减灾小卫星数据的洪水淹没等水体分布信息快速自动提取提供了一种实用化方法。     

基于高分辨率遥感数据的长城自动提取实验研究

长城是中华民族的象征,是人类历史上最伟大的建筑工程之一。基于高分辨率遥感数据“SPOT-5”和DEM数据,首先运用微分几何方法提取高亮度线性地物信息,然后根据长城特殊的地形地貌特征,运用GIS水文学方法提取出山脊线,并在山脊线周围做一个几米的缓冲区,将高亮度线性地物信息和山脊线缓冲区进行叠加分析,比较准确地提取出了长城信息,并进行提取精度的评估。     

基于遗传算法的肝CT图像边界自动提取方法的设计与实现

对肝CT序列图像进行自动分割、提取肝脏边界,有利于提高临床诊断的速度和准确性。本文在分析肝脏CT序列图像特点的基础上,设计并实现了基于遗传算法的分割方法,成功地实现了肝脏边界的自动提取。实验结果表明,这种算法非常有效,其提取结果和实际肝脏边界完全吻合。     

MODIS卫星数据地表反照率反演的简化模式

以内蒙西部地区的MODIS遥感图像数据和地表野外同步观测的光谱数据为例,在野外数据量较少且有定标数据的条件下反演地表反照率。使用6S大气1辐射传输模型进行大气校正,并通过MODTRAN4.0模型获取各波段地表入射光通量和窄波段的地表反照率;在窄波段反照率与宽波段反照率之间存在线性关系的前提下,以各波段的入射光通量占总入射通量的比例作为反演参数,实现窄波段到宽波段的反演。反演结果证明此方法简便可行。     

基于时序MODIS反射率产品统计检验方法的土地覆盖更新

土地覆盖产品的生产是遥感领域的研究热点。全球范围土地覆盖产品因其在空间范围上的巨大尺度,生产周期较长,因此产品的时间跨度也很大,需要具有与之相对应的快速生成与更新技术,以提高产品的时间分辨率。使用MODIS历史土地覆盖产品和反射率产品,采用平均值显著性统计检验的思想,实现土地覆盖产品的快速更新。在MODIS条带号为h26v05的结果中选取宁夏自治区作为检验样区,通过目视检验和精度评价的方法对土地覆盖更新结果进行检验,总体精度为90.0290%。对水、混交林、草原、城市和建成区、裸地或低植被覆盖地变化的趋势和变化原因进行分析论证,表明采用平均值显著性统计检验的思想使用时序反射率产品对土地覆盖产品进行自动化快速更新是可行的。     

利用EOS/MODIS数据反演水云云底高度的初步研究

云底高度作为重要的云宏观物理特征参数,在云层与地表之间的能量交换中起着重要作用。传统的云底高度测量方法大多基于常规观测资料,利用星载被动遥感仪器的观测数据反演云底高度在国内尚未开展。论述了基于EOS/MODIS可见光、红外数据反演云底高度的原理、方法和可行性,并结合西北某空域的飞机探测数据进行了MODIS水云云底高度反演的对比试验。初步结果表明：利用MODIS数据反演水云的云底高度是可行的;在与3次飞机穿云记录的云高真实数据对比中,反演结果平均误差为249.4 m。     

基于深度神经网络联合AMSR2和MODIS数据估算全球蒸散发研究

地表蒸散发（ET）是水循环和能量循环的关键组成部分,具有极其重要的应用价值。研究旨在发展一种可靠且高效的深度神经网络（DNN）模型,基于MODIS可见光数据、微波AMSR2亮度温度和数字高程DEM,实现全天候全球高分辨率每日ET的估算。利用FLUXNET和AmeriFlux通量网6种代表性土地覆盖类型的148个站点观测数据来训练和验证DNN模型,结果表明：DNN模型可以有效建立卫星数据（MODIS、AMSR2数据）与ET之间的关系;6种地类的ET估算结果验证的平均绝对误差（MAE）为0.16—0.63 mm/d,均方根误差（RMSE）为0.27—0.89 mm/d,除裸地的决定系数（R2）为0.37以外,其他地类的R2均>0.7。通过对比模型估算的ET与MOD16A2和GLEAM的ET产品,结果表明3种产品的ET空间分布特征相似,ET值非常接近,估算得到的全球2020年日均ET为0—4 mm/d。     

MODIS 1B数据的重采样方法研究

针对MODIS 1B原始数据严重的几何畸变直接影响传统重采样算法精度的具体问题,论文提出了一种新的适应遥感数据空间分布非均匀性的重采样方法——正态采样法。该方法首先采用直接映射法确认纠正后像素点的位置,然后根据卫星扫描角与像素分辨率的空间关系确定搜索窗口,再根据正态分布理论提出的加权插值法计算纠正后像素的属性值。对比分析表明,采用正态采样法处理的图像,信息失真少,精度高,视觉效果好,是一种有效的MODIS数据重采样方法。     

基于MODIS时间序列森林扰动监测指数比较研究

森林扰动是影响陆地生态系统的重要因素之一,遥感可定期地获得大面积森林覆盖数据,成为定期和连续森林扰动监测的重要手段,基于时间序列数据的森林监测成为主要方式。研究利用2001~2013年MODIS时间序列遥感影像,以福建省为例,利用NDVI、NBRI、NDMI、IFZ和DI 5种森林扰动监测指数,结合植被变化追踪算法提取森林扰动区域,并从光谱响应特征和对不同扰动类型的响应能力等方面,分析了对我国南方森林扰动的监测能力。结果表明:DI对森林砍伐、森林病虫害和植树造林3种扰动类型的响应能力较强,NBR对森林火灾最为敏感,NDVI对4种扰动类型的响应能力相对较弱;5种指数中DI对森林扰动的响应能力较强,森林扰动提取精度最高,IFZ次之,NDMI和NBR监测精度相当,且优于NDVI。     

基于MODIS的青藏高原雪线高度遥感监测

雪线作为区分积雪覆盖区与无雪区的边界线,是冰冻圈各要素中对气候变化最为敏感的指示器。利用去云后的MODIS积雪面积比例产品并结合DEM数据,通过雪线像元及其高度的提取、雪线高度场的建立,对青藏高原近12a(2000~2011年)雪线高度的时空变化特征进行了分析。结果表明:青藏高原雪线高度的分布受地形的影响,高原内部的雪线高度明显高于周围山区;在近12a中,青藏高原的雪线高度变化虽然没有明显的年际变化趋势(升高或者降低),但是体现出较高的年内和年际波动特征,特别是青藏高原的东部和南部地区由于受西南季风的影响,夏季雪线高度的年际变化尤为强烈。提出基于MODIS的雪线高度提取方法具有较好的应用潜力,能够适用于其他地方雪线高度的遥感监测。     

面向对象多特征融合的水域岸线目标变化检测

为认真落实河长制"清四乱"等专项行动,量化水域岸线监管测评工作,以岸线码头为目标,研究一种基于面向对象思想多特征融合的水域岸线目标变化检测方法。针对多时相高分辨率遥感影像,利用面向对象多尺度分割原理将具有空间连续性的同类区域划分为目标对象,提取目标对象的光谱、纹理及几何结构组成特征矩阵,并利用高斯径向基核函数支持向量机(RBF-SVM)进行分类;计算变化矢量差值,并与人工判读数据对比分析得到目标变化检测结果。实验结果表明,该研究应用于水域岸线上目标的变化检测中效果明显,RBFSVM分类误差影响最终目标变化检测的正确率,可为实现河湖水域岸线长效管护提供技术支撑。     

MODIS土地覆盖数据产品精度分析——以黄河源区为例

MODIS土地覆盖数据产品覆盖广、时间分辨率高,是区域土地覆盖变化监测的重要数据源。本文以中国土地资源分类系统为依据,重新归类黄河源区MODIS土地覆盖数据。利用2000年和2006年黄河源区Land-sat解译数据为参考数据,对相应的MODIS土地覆盖数据,从数量精度和形状一致性两个方面进行精度分析和适用性评价。结果表明:在形状上,加入权重的总体形状一致性皆在69%以上,其中主要地类草地的一致性达到88%以上;在数量上,加入权重的总体面积相对误差在26%以内,误差主要产生在未利用土地等地类。MODIS土地覆盖数据产品在大尺度的土地覆盖监测中仍然有重要的应用价值。