[發(fā)明專利]一種基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的水體范圍監(jiān)測方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510658535.2
• 申請日: 2015-10-12
• 公開（公告）號: CN105243367B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡陽;衛(wèi)黎光;王伶俐;陳德清;劉東升;付川;付靜
• 申請（專利權(quán)）人: 水利部水利信息中心;北京航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32;G06K9/34
• 代理公司: 北京恒都律師事務(wù)所 11395
• 代理人: 李向東

本發(fā)明公開了一種基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的水體范圍監(jiān)測方法和裝置。該方法包括獲取衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)；對衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的影像數(shù)據(jù)；從預(yù)處理后的影像數(shù)據(jù)中提取單個水體研究區(qū)域的影像數(shù)據(jù)；計算單個水體研究區(qū)域的影像數(shù)據(jù)對應(yīng)的水體指數(shù)單波段影像文件；根據(jù)水體指數(shù)單波段影像文件建立水體指數(shù)直方圖；根據(jù)水體指數(shù)直方圖曲線確定分割閾值；以及根據(jù)分割閾值從單個水體研究區(qū)域的影像數(shù)據(jù)中得到單個水體研究區(qū)域內(nèi)的水體面積。通過本發(fā)明，在基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行水體范圍的監(jiān)測時，不用考慮背景中不同地物之間的分割閾值，能夠基于水體指數(shù)直方圖曲線自動分割水體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感圖像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于中、高分辨率遙感影像的大中小型水庫及面積大于一平方公里的湖泊等水體范圍自動化監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，水利是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，我國水利工程建設(shè)中涉及大中小型水庫九萬多座，面積一平方公里以上湖泊近三千個。為全面了解水利發(fā)展?fàn)顩r，提高水利服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展能力，實現(xiàn)水資源可持續(xù)開發(fā)、利用和保護(hù)，需要進(jìn)行全國水利普查。水利普查對摸清我國水利行業(yè)現(xiàn)狀,完善國情國力基礎(chǔ)信息意義重大。

我國水資源人均占有量少，時空分布不均，隨著社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，水資源短缺和水污染等矛盾將會更加突出，水資源的供需矛盾已成為國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要制約條件。我國幅員遼闊，自然條件更是復(fù)雜多樣，洪澇和干旱等災(zāi)害發(fā)生頻繁，嚴(yán)重威脅著人民生命財產(chǎn)和生產(chǎn)生活的安危。面對嚴(yán)峻的現(xiàn)實，如何加強(qiáng)水利建設(shè)，使工程措施和非工程措施科學(xué)結(jié)合，將有限的水土資源調(diào)配管理好、利用好，最大限度地發(fā)揮其興利減災(zāi)的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益是一項艱巨任務(wù)。

積極發(fā)展遙感技術(shù)特別是中高分辨遙感技術(shù)解決水利行業(yè)生產(chǎn)實踐中的問題，是提高水利行業(yè)生產(chǎn)力水平、增加新的業(yè)務(wù)手段、改進(jìn)管理方法和加強(qiáng)水利基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)地位的重要途徑之一。近年來，遙感技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。水資源管理、防汛抗旱、水利普查等多個業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)b感衛(wèi)星技術(shù)特別是高分辨率遙感衛(wèi)星技術(shù)具有迫切的需求。

目前利用Landsat、NOVAA等中低分辨率的國外遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行大范圍的自動或半自動水體提取，或者利用IKONOS、SPOT-5及Radarsat-2等高空間分辨率光學(xué)數(shù)據(jù)和雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行局部范圍內(nèi)水體提取方法相對較多，利用國產(chǎn)中高分辨率遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行全國范圍內(nèi)的水體提取卻未見公開報道。隨著我國遙感技術(shù)的快速發(fā)展，上述現(xiàn)狀必將對國產(chǎn)遙感數(shù)據(jù)在水利行業(yè)上的業(yè)務(wù)應(yīng)用造成極大的瓶頸。

利用國外中低分辨率光學(xué)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行水體提取常用的方法有單波段閾值法、譜間關(guān)系法、水體指數(shù)法和面向?qū)ο蠓诸惙?。利用國外高分辨率光學(xué)遙感數(shù)據(jù)及雷達(dá)數(shù)據(jù)常采用面向?qū)ο蠓诸惙ㄟM(jìn)行水體提取。

1.單波段閾值法

單波段閾值法是通過選擇多光譜遙感數(shù)據(jù)近紅波段或中紅外波段為判識參數(shù)，利用水體在該通道具有強(qiáng)吸收特性，以及植被和土壤等地物表現(xiàn)出較高的反射特性這一特征。該波段往往是水體特征最明顯而其它地物相對不太突出的波段，通過劃定閾值來確定水體信息。但是利用單波段閾值法提取水體容易混淆陰影的影響。

2.譜間關(guān)系法

譜間關(guān)系法是通過利用不同地物的感光特性不同，在不同光譜之間建立的一系列組合運(yùn)算關(guān)系來以突出目標(biāo)地物、剔除非目標(biāo)地物的算法。其提取水體的基本原理是利用水體在可見光和近紅外波段吸收較強(qiáng)而植被、土壤等地物在該波段范圍內(nèi)反射極強(qiáng)的特點所產(chǎn)生的反射率差異來實現(xiàn)的，不同的數(shù)據(jù)源、不同地物的譜間關(guān)系式不同。針對多光譜數(shù)據(jù)，采用(band2+band3)-(band1+band4)>α該公式進(jìn)行水體提取，band1、band2、band3和band4分別為紅、綠、藍(lán)和近紅波段的反射率值，α為閾值。

3.水體指數(shù)法