[发明专利]一种GF‑4卫星遥感影像的水体提取方法

说明书

技术领域本发明涉及遥感图像分类识别技术领域，具体的说是一种利用改进光谱角匹配进行GF-4卫星遥感影像水体提取的方法。

背景技术目前对GF-4卫星遥感影像的水体提取方法缺少针对性的研究，但从提取方法本身来讲，已有的水体提取方法主要包括单波段阈值法、谱间关系法、水体指数法、监督分类等几种类型。其中，单波段阈值法是最简单的水体提取方法。陆家驹和李士鸿(1992)提出红外单波段识别水体的简便迅速的方法，但只能提取水体面积大于4000m²的水体(陆家驹，李士鸿.1992.TM资料水体识别技术的改进.环境遥感，7(1)：17-23)；Frazier和Page(2000)基于Landsat TM影像中红外波段，利用密度分割的方法提取水体信息，取得了较高的精度，但不能精确地提取出细小水体(Frazier P S and Page K J.2000.Water body detection and delineation with Landsat TM data.Photogrammetric Engineering and Remote Sensing，66(12)：1461-1467)。多波段谱间关系法主要是利用多波段丰富的信息优势来提取水体信息，通过分析水体与背景地物的波谱曲线特征规律，建立逻辑判断规则将水体从影像中提取出。周成虎等(1999)基于Landsat TM影像研究水体信息提取机理时，提出利用(TM2+TM3)＞(TM4+TM5)关系式可以提取水体信息(周成虎，骆剑承，杨晓梅.1999.遥感影像地学理解与分析.北京：科学出版社)；贾永红和李芳芳(2007)结合湿地遥感自身特点提出(TM4+KT3)＞(TM2+TM7)的关系式，不仅可以提取开敞的水体，同时可以将滩涂、芦苇沼泽地等湿地信息提取出来(贾永红，李芳芳.2007.一种新的湿地信息遥感提取方法研究.华中师范大学学报：自然科学版，41(4)：641-644)；水体指数法是基于谱间特征关系，通过特征波段间的比值运算，增强水体与其他地物之间的反差度来识别水体信息。McFeeters(1996)在归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)基础上提出了归一化差分水体指数(Normalized Difference Water Index，NDWI)(McFeeters S K.1996.The use of the normalized difference water index(NDWI)in the delineation of open water features.International Journal of Remote Sensing，17(7)：1425-1432)；徐涵秋(2005)在NDWI的基础上提出了改进的水体指数(Modified Normalized Difference Water Index，MNDWI)，该方法能够更好地区分城镇建筑和水体，并且可以很容易地区分阴影和水体，解决了水体提取中难于消除阴影的难题(徐涵秋.2005.利用改进的归一化差异水体指数(MNDWI)提取水体信息的研究.遥感学报，9(5)：589-595)；周小莉等(2016)基于OLI影像进行水体提取时，构建了一种主成分水体指数(Principal Components Water Index，PCWI)，提出利用PCWI指数进行水体提取是可行且有效的(周小莉，郭加伟，刘锟铭.2016.基于陆地成像仪影像和主成分分析的水体信息提取——以鄱阳湖区为例.激光与光电子学进展，(53)：2-8)。监督分类是通过人工选取一定数量的代表性样本，根据已知类别的样本信息，用统计学的方法对整幅影像进行分类的方法，包括最大似然法和支持向量机(support vector machine，SVM)等。于欢等(2008)在基于TM影像的典型内陆淡水湿地水体提取研究时提出最大似然法的效果优于其他方法(于欢，张树清，李晓峰，那晓东，孔博.2008.基于TM影像的典型内陆淡水湿地水体提取研究.遥感技术与应用，23(3)：310-315)；段秋亚等(2015)在对GF-1卫星影像水体信息提取方法的适用性研究时，提出SVM法提取精度最高(段秋亚，孟令奎和樊志伟等.2015.GF-1卫星遥感水体信息提取方法的适用性研究.国土资源遥感，27(4)：79-84)；同时也有学者用光谱角匹配算法(Spectral Angle Mapping，SAM)进行水体信息提取，齐庆超等(2016)用SAM(Krus等，1993)对黄河小浪底水库周边区域进行水体信息提取，该方法提取的结果受阴影的影响较小，提取精度在99％以上(齐庆超，张小磊，金江峰，金玉.2016.基于光谱角匹配算法的水体信息提取研究.测绘与空间地理信息，39(2)：92-96)。上述的水体提取方法虽然有很好的提取效果，但都是针对其他传感器设计的，而由于传感器的差异性，这些方法不一定适用于GF-4卫星遥感影像。