[發明專利]一種用于煤礦周圍地表水系的遙感識別方法

有效

• 申請號: 201410158638.8
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103914692B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 孫林;翟秋萍
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本發明涉及使用衛星遙感影像提取煤礦區周圍水體的方法，尤其涉及一種用于煤礦周圍地表水系的遙感識別方法。

背景技術

水資源是社會經濟發展和生態環境穩定的一個重要制約因素，如何快速準確的確定水資源分布越來越引起人們的關注。煤礦區周圍由于礦業開采活動對地下環境造成了嚴重改變，影響了地表徑流，從而對對周圍生態環境產生了影響。因此，精確提取煤礦區周圍地表水系對準確評價礦業活動對地表生態的影響具有重要意義。由于遙感數據具有大面積同步觀測、實時性、經濟性等特點，利用遙感數據來提取水體，開展水資源的調查和監測工作，得到了廣泛的應用。

遙感影像中水體在近紅外和中紅外波段上吸收強烈，而土壤和植被在這兩個波段吸收較少，具有較高的反射特性，所以水體在這兩個波段上與土壤、植被區別明顯，水體在影像上顯示為暗色調，土壤和植被則呈現出相對較亮的色調，水體的識別是利用水體與其他地物的光譜特征差異，使用衛星遙感數據通過適當的閾值設置實現水體提取。常用的方法是單波段閾值法、多波段譜間關系法或者基于閾值的水體指數法。然而，在煤礦區周圍，地形比較復雜，水體由于礦業開采產生的粉塵及廢水的污染而使得光譜特征發生了顯著的改變，水體與周圍地物的差異性降低。簡單的通過閾值法來提取水體，效果并不理想，水體與陰影混淆現象較為嚴重。基于閾值的水體指數及譜間關系法，經過多番嘗試，可以在一定程度上去除部分陰影，但閾值的取舍是個關鍵，會在剔除陰影的同時去除了部分光譜特征相近的水體，還需另外設計如何實現丟失水體的再提取，方法復雜且并不通用，不利于水源的精細提取以及后續的變化監測。

因此，現有技術有待于更進一步的改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明提供的一種用于煤礦周圍地表水系的遙感識別方法，同時期多時相影像結合保留公共水體，可有效剔除陰影，提高對水體識別的精度。

為解決上述技術問題，本發明方案包括：

一種用于煤礦周圍地表水系的遙感識別方法，其包括以下步驟：

A、選取待研究時相前后一月內的清晰圖像，作為數據源，并對數據源進行預處理；

B、根據綠光波段與紅光波段之和減去近紅外波段與紅外波段之和大于預定閥值的規則，進行波段運算，初步提取水體，生成多幅二值圖像；其中預定閥值為根據波段差影像中水體光譜的起點所設定的閾值；

C、結合多幅同時期不同時相的二值圖像，進行逐像元值計算，取該像元值的眾數為最終像元值，保留公共水體，去除不總為真值的陰影像元形成提取結果，最后將提取結果覆蓋在原始影像上，查看水體的提取情況。

所述的遙感識別方法，其中，所述步驟A具體的包括：數據源為TM的Level1T標準地形校正產品，經過輻射校正和地面控制點幾何糾正，并且通過DEM進行了地形校正。

所述的遙感識別方法，其中，所述步驟A具體的還包括：

其中，大氣糾正采用ENVI的Flaash模塊，首先將BSQ的圖像格式轉換為BIL或者BIP格式，按照頭文件輸入傳感器參數，根據傳感器類型選擇Landset TM系列，根據研究區實際情況輸入大氣參數，最后根據實際研究區域進行裁剪，完成對數據源的預處理。

所述的遙感識別方法，其中，所述步驟A具體的包括：還根據歸一化水體指數NDWI、歸一化差值水體指數MNDWI、增強型水體指數EWI、波段差影像在各地物上的光譜差異對所述數據源進行分析，比較水體在各特征影像上的光譜差異，選擇易區分水體的波段差影像作為水體識別的數據源。

所述的遙感識別方法，其中，所述步驟B具體的包括：將水體的光譜起點設定為閾值，根據綠光波段與紅光波段之和減去近紅外波段與紅外波段之和大于預定閥值的規則，利用ENVI的波段運算進行運算，符合條件的為水體及陰影的混合像元，不滿足者判斷為其它地物并進行去除，初步提取水體，生成多幅二值圖像。

所述的遙感識別方法，其中，所述步驟C具體的包括：上述多幅二值圖像為同一時期不同時相影像的水體提取結果，像元值為一的像元反映的地物為水體及陰影，像元值變化的即為陰影，進行去除；而多時相像元值取眾數決定該像元的最終屬性，眾數代表一組數據的一般水平，即具有明顯集中趨勢點的數值。