[发明专利]一种基于Google Earth Engine的区域地表水体快速提取方法

说明书

本发明涉及一种基于Google Earth Engine的区域地表水体快速提取方法，包括如下步骤：（1）基于GEE的Assets模块上传研究区域的矢量数据；（2）选取数据源，本研究选取GEE平台上Sentinel‑2遥感影像集；（3）遥感影像预处理：为了提高遥感影像利用率以及研究区域地表水体提取精度，借助影像的QA波段，去除云、雪、阴影等造成的低质量像素，筛选出研究区云量较少的Sentinel‑2遥感影像；（4）筛选所需范围的遥感影像；借助步骤（1）上传的研究区矢量数据，利用GEE的filterBounds、filterDate等命令，整合目标区域、目标时间段遥感影像。通过本发明，可对任意范围、任意时间段的地表水体进行快速准确提取，且提取时所依据的阈值更趋于稳定，提取效果好，便捷简单。

技术领域

本发明涉及一种基于Google Earth Engine的区域地表水体快速提取方法，属于遥感影像智能提取地表水技术领域。

背景技术

地表水为人类的生产、生活提供水资源保障，对促进经济可持续发展至关重要；同时，其年际、年内变化也与区域生态系统稳定、气候变化等紧密相关。近几十年来，随着人类活动范围扩大、活动强度加剧，地表水的空间分布和储量也处于不断变化之中，引起一系列生态环境问题，如水质恶化、水生生物多样性减少、生态系统退化等，对人类福祉产生深远影响。因此，快速、准确地分析区域地表水体的时空动态变化，可为区域水资源合理配置、水生态系统保护提供数据支撑，对区域经济社会可持续发展以及维持区域生态系统稳定具有重要意义。

遥感技术具有不受地理空间限制、覆盖面广、获得数据速度快等优点，目前已成为研究地表水体变化的重要手段。随着大数据时代到来，可获取的卫星遥感数据的种类和数量急剧增加，对于分析处理海量遥感影像的速度也有了更高的要求。传统的遥感影像处理平台如Arcgis、ENVI等不合适做复杂的批量处理，新开发的高性能云计算平台GEE改变了传统的遥感处理方法，使遥感技术在地表水监测分析领域迎来新契机。GEE是一个行星尺度的地球科学数据与分析平台，存储了PB级卫星图像和地理空间数据集，包括 Landsat 系列、MODIS 系列以及 Sentinel 等常用的影像数据集，以及JRC的全球地表水体覆盖数据等，且具有全球尺度的强大计算能力。GEE突破了传统遥感方法在大规模、长期地表水体监测中费时费力的局限性，促进地表水体演变研究由基于时间节点到基于时间序列连续过程分析的转变，为快速提取、分析区域地表水体演变提供新平台。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于Google EarthEngine的区域地表水体快速提取方法，针对目标区域内地表水体在目标时间段内的快速提取。该方法基于水体在所有波长范围内都具有低反射率的特点，尤其是考虑到城市化进程使得地表覆盖类型复杂、建筑高楼造成阴影干扰等现实问题，采用自动化水体提取指数（Automated Water Extraction Index，AWEI），结合大津算法（Otsu）确定水体与非水体的分割阈值，进而对研究区域的地表水体进行快速提取。

本发明的目的是这样实现的：一种基于Google Earth Engine的区域地表水体快速提取方法，包括如下步骤：

（1）基于GEE的Assets模块上传研究区域的矢量数据；

（2）选取数据源，本研究选取 GEE 平台上Sentinel-2 遥感影像集；

（3）遥感影像预处理：为了提高遥感影像利用率以及研究区域地表水体提取精度，借助影像的QA波段，去除云、雪、阴影等造成的低质量像素，筛选出研究区云量较少的Sentinel-2 遥感影像；

（4）筛选所需范围的遥感影像；借助步骤（1）上传的研究区矢量数据，利用GEE的filterBounds、filterDate等命令，整合目标区域、目标时间段遥感影像。

（5）采用自动水提取法AWEI提取地表水体，主要包括以下3个步骤：

①计算每个像素的AWEI值，取中值，合成AWEI指数。AWEI_nsh的计算公式如下：