[发明专利]一种遥感影像提取城市水体时消除阴影干扰的方法

说明书

一种提取遥感影像城市水体时消除阴影干扰的方法，它涉及遥感影像消除干扰的方法，它是要解决现有的遥感影像技术对城市水体与阴影难以区分的技术问题，本方法：将全色波段与绿色波段和短波红外1波段分别融合，增强空间分辨率，并计算MNDWI；采用最大类间分类法确定一个MNDWI值，将小于该值的像元作为非水面刨除掉，得到初步水体提取图像；基于热红外1波段，同样采用最大类间分类法确定城市中的冷池空间；用冷池空间过滤初步水体提取结果，得到去除建筑物阴影的城市水体图像，该数据的分辨率为15米。方法简单、提取水体快速、去除阴影有效，可用于城市水资源监测、水利规划与保护、城市科学研究领域。

技术领域

本发明属于遥感技术领域，具体涉及一种基于遥感影像提取城市水体时消除阴影干扰的方法。

背景技术

城市水体是城市生态系统的重要组成部分，在增湿降温、维持植被生长、保持生物多样性和休闲游憩等方面有重要作用。利用遥感影像准确提取城市水体能够支持城市规划、景观优化、环境监测、科学研究等方面的工作。

随着遥感影像空间分辨率的增强，城市地表空间单元在影像中更加明显，有利于加强水面提取的精度。但是，像元异质性在加大的同时，城市建筑物阴影变得明显，它们与水体有相似的光谱特征，往往与水体一同被提取出来，降低了城市水体的提取精度。

目前基于遥感的水面提取工作主要有优化水体提取算法、发掘多源遥感数据潜力、消除波段噪声干扰等，这些为开展城市水体提取任务打下了基础。针对阴影干扰水体提取的问题，有一些特别光谱指数、分类算法被设计出来，但这些工作具有一些局限性：(1)多适用于商业影像，受众面小；(2)需要大量训练样本，复杂且限制了水面提取范围；(3)并非针对城市设计，不一定适用于城市。

自2008年美国地质调查局(USGS)对陆地卫星(Landsat)影像公开下载后，Landsat系列影像一直是地学研究、环境监测、国土空间规划等的坚实支撑。1999年以来入轨运营的Landsat卫星将其空间分辨率提升至15米，能服务于城市地表过程观测，因此被广泛应用于城市规划、景观设计等工作中，但分辨率提高也增加了区分城市水体和阴影的难度。

发明内容

本发明是要解决现有的遥感影像技术对城市水体与阴影难以区分的技术问题，而提供一种遥感影像提取城市水体时消除阴影干扰的方法。

本发明的遥感影像提取城市水体时消除阴影干扰的方法，包括以下步骤：

(一)遥感影像预处理:对原始遥感影像进行辐射定标和大气校正，并按照城市区域裁剪，得到城市区域影像；

(二)光谱融合和计算MNDWI：在城市区域影像内，采用空间分辨率为15米的全色波段的影像对空间分辨率为30米的绿色波段(Green)的影像和空间分辨率为30米的短波红外1波段(SWIR1)的影像进行光谱融合，增强绿色波段和短波红外1波段影像的空间分辨率至15米，保留并计算修正归一化水体指数MNDWI图像；

(三)初步提取城市水体：对步骤(二)中得到的MNDWI图像进行空间统计，得到每个数值对应的像元数量，采用最大类间分类法，提取初步水体；

(四)定量冷池效应空间：对经过步骤(一)处理的城市区域影像的空间分辨率100米的热红外1波段(TIRS1)影像进行重新采样至空间分辨率为30米，采用最大类间分类法，定量区分出城市冷池空间和非冷池空间；

(五)消除建筑物阴影干扰：用步骤(四)得到的冷池空间对步骤(三)得到的初步水体提取结果进行过滤，消除城市非冷池空间区域内的建筑物阴影，得到城市水体范围。

更进一步的，步骤(一)中所述的遥感影像为Landsat 8影像或Landsat 7影像；