[發明專利]遙感影像水體自動化提取方法和裝置

有效

• 申請號: 202110471313.5
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113177473B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 畢京鵬;馬萬棟;申文明;陳緒慧;郭艷玲;肖桐;李靜;張新勝;史雪威;畢曉玲;史園莉;申振;張雪;吳玲;王麗霞;任致華;蔡明勇;張宏偉;邰文飛
• 申請（專利權）人: 生態環境部衛星環境應用中心
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/168;G06T7/507
• 代理公司: 北京恩赫律師事務所 11469
• 代理人: 劉守憲;李善學

本發明公開了一種遙感影像水體自動化提取方法和裝置，屬于水體監測領域。該方法首先獲取衛星遙感影像及成像參數并進行預處理，其次基于影像的光譜、梯度及統計特征等，構建水體NDWI、MSWI、ESWI、Yellow、Canny等特征信息；利用NDWI和p(NIR)特征識別純凈水體，然后耦合特征信息，綜合去除云層、建筑和山體陰影的錯分；構造黃度特征以及特征水體樣本補充高含沙量水體及其他異常水體；最后通過邊界處理及最小圖斑調整，獲得普適水體的空間分布。本發明解決了因建筑、山體等陰影以及云層導致的水體錯分問題，并解決了對高泥沙含量水體、富營養化等異常水體的漏分問題，克服傳統單一閾值、復雜地物背景下水體信息提取的局限性。

技術領域

本發明涉及水體監測領域，特別是指一種遙感影像水體自動化提取方法和裝置。

背景技術

水體信息在水利規劃，水資源調查、保護與監測，洪澇災害應急救助，水儲量動態變化等方面是重要的基礎地理信息數據，掌握水體信息的覆蓋范圍在水資源的動態監測，在保證水源安全、合理規劃及保護等方面發揮著巨大的作用。

遙感在大尺度空間范圍的水體信息提取方面具有強大的優勢，如短周期觀測、覆蓋范圍廣、空間分辨率及尺度信息豐富、光譜信息量大等，其獲取的水體信息在全國湖泊水域及水質量監測、城市黑臭水體巡查、入海河口渾濁水體監測、地表水域與地下水影響機制研究、洪水淹沒范圍及面積等方面是基礎性數據。

水體在遙感衛星影像上的背景信息簡單，特征明顯且易分辨。常規獲取水體分布信息的方法主要包括兩類，一類是采用人工目視解譯方法，解譯水體特征，獲取水域空間分布，手動勾繪水域邊界，得到水體空間矢量。另外一類是采用光譜特征及其差異并結合人工解譯的半自動化提取方法，如單波段閾值法、譜間關系法及圖像分類法等。單波段閾值法為采用單一波段閾值分割后提取；譜間關系法為采用多個波段，借助差值、比值等模型，每個波段采用單一閾值分割提取；圖像分類為借助分類器將影像分為水體和非水體對象，將水體與非水體信息分離，取水體分類對象邊界作為水域的分布范圍。

采用人工目視解譯方法提取水體的方法，優點是在水體背景信息簡單 (或其他地物對水體邊界判斷不造成干擾)、范圍較小、水體分布較為集中的條件下，提取速度快，精度相對有保證，無需復雜操作，簡便易行。該方法的缺點和不足也顯而易見，在水域分布較為分散、水域特征較為復雜的條件下，勾繪工作量相對較大、目視識別相對較為困難，容易有遺漏、邊界誤判的錯誤。同時不同的專業人員容易造成邊界界定不統一，存在標準不一導致的水域邊界錯判誤差。

采用光譜特征及其差異并結合人工解譯的半自動化提取方法主要包括單波段閾值法、譜間關系法、圖像分類法及其組合法等，采用不同光譜對比分析增強水體特征信息，將水體與非水體進行區分，該方法容易受影像的成像參數(包括衛星傳感器的光譜范圍及波段數)及影像信噪比的影響；其次，容易導致灰度值與水體接近的地物誤提，在水體中混淆非水體信息，不合理的閾值容易造成水域邊界不擬合或過擬合的極端現象，同時閾值因影像的不同而不同，普適性較低；此外，水體與陸地交界區域，水動力、水環境、水底質等條件受區域性影響較大，特別是濕地灘涂、淺灘等區域，該方法對高泥沙含量水體、富營養水體的識別度不高；同時未考慮建筑物陰影、山體陰影以及云層的影響，導致部分區域水體提取精度不高。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種遙感影像水體自動化提取方法和裝置，本發明解決了因建筑、山體等陰影以及云層導致的水體錯分問題，并解決了對高泥沙含量水體、富營養化等異常水體的漏分問題，克服傳統單一閾值、復雜地物背景下水體信息提取的局限性。

本發明提供技術方案如下：

一種遙感影像水體自動化提取方法，所述方法包括：

S1：獲取遙感影像并對所述遙感影像進行預處理；其中，所述遙感影像包括紅波段、綠波段、藍波段和近紅外波段的光譜信息；

S2：利用遙感影像的歸一化水體指數以及近紅外波段的光譜信息提取純凈水體；