基于中巴资源卫星影像的青藏高原纳木错平均水边线的提取

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1、t辩砩与白耋戗羲基于中巴资源卫星影像的青藏高原纳木错平均水边线的提取贾砷硐冯学智肖鹏峰南京大学地理信息科学系【摘要】湖泊水边线是湖泊水面与湖岸的交接线，是湖泊这一特殊的湿地形态之中一条重要的分界线。本论文首先通过分析青藏高原典型湖泊——纳木错湖泊这一特殊湿地形态在遥感影像上的光谱响应特征与纹理特征，建立遥感解译标志与分类标志。然后，通过遥感影像监督分类分别提取了枯水期和丰水期两个季相的湖泊水边线和岛屿界线，使用淹没模拟分析获得了修正后的湖泊水位。基于这一水位利用DE．M_提取了丰水期和枯水期两个季相的湖泊水边线，并根据平均高程

2、值获取了平均水边线，其结果与监督分类结果比较符合，表明利用多源数据进行湖泊平均水边线的提取具有可行性。【关键词】水边线；纳木错；中巴资源卫星；淹没模拟；DEM1、引言青藏高原地区是我国湖泊分布最为集中的地区，该地区地势高。自然条件恶劣。受人类活动影响较少，湖泊大多数仍保持或接近自然原始状态，调查该地区湖泊的数量、面积、分布现状等情况能够更深入地研究青藏高原地区湖泊与其他地理要素如冰川进退等的响应关系。卫星遥感技术具有快速、动态、宏观、不需接触地物目标即可实施观测的特性，适于在青藏高原这一地广人稀的地区进行资源调查，但是由于遥感

3、影像成，像具有瞬时性【1】。影像本身仅能反映成像时刻的湖泊水面情况，而湖泊的水位处于不断变化当中。丰水期与枯水期的水位不一致导致两季湖泊边线的不一致．这就为湖泊面积统计带来一定误差。为了减小这种误差，获得较为准确的湖泊面积与水边线数据．需要获得至少两个季相湖泊边线的平均数据。目前，普遍采用人机交互的方式来获取平均边线。这种方法充分利用了人工目视解译的优点。对于变化程度较小的湖泊较为方便，但主观性较强。此外，由于湖泊水面形态受地形因素影像较大，其平均计算并非简单的几何坐标算术平均。而要考虑湖底地形因素的影响，人工目视解译实现湖泊

4、边线平均的方法对于变化范围较大或湖底地形变化较大的湖泊，容易产生较大的误差。因此。本文结合遥感技术与GfS技术，对纳木错遥感影像建立解译标志并进行监督分类，提取湖泊信息，并对丰水和枯水两期影像进行水淹恢复模拟获得对应水位与平均水位，从而实现水边线的自动提取，并进行了精度评价。2、研究区概况与数据预处理2．1研究区概况纳木错是西藏最大的湖泊，也是我国第二大咸水湖，地理范围为900167—91o03’E，30030’一55’N。1979年测得湖面海拔为4718m。湖面面积1920km2。整个湖泊流域的地理范围为89。217—91。

5、23’E。29056。。3107N，面积达10610km2，该流域位于冈底斯一念青唐古拉山的北部，位于藏北南羌塘高原湖盆区，是一个封闭湖盆【2】【3】。该湖泊集水面积为8648．5km2。补给系数4．412]。湖水依赖地表径流和湖面降水补给。其所处的藏北地区由于海拔较高，地广人稀，受人类活动影响较小。且气温与土温均较低，湖泊四周无大面积的滩地与围垦，水体与陆地区分度较好。适宜使用遥感技术进行水边线的提取。歹，了■●■■■■rlmOCm，Hg“*计cGF规范s吸务．2008高校GIS论坛论文集2．2数据预处理本研究涉及数据主要有

6、适合进行资源调查的遥感影像数据、相应地理范围内的地形图数据、DEM数据及作为湖泊信息提取参考的其他数据。遥感影像数据使用CBERS一02星CCD相机2、3、4波段数据，丰水期影像采集时间为2005年9月14日。枯水期影像采集时间为2006年4月9日，接收轨道号均为R65／P25及R66／P25，空间分辨率为19．5m。DEM数据使用美国地质调查局SRTM数据。像元分辨率为90m。地形图使用1976年版1：100．000地形图的扫描图件。本研究中．为了避免投影变形所带来的面积计算误差，采用Albers投影。由于三类数据的原始地理

7、坐标系均不相同，首先进行坐标系的统一。地形图原件为高斯一克吕格投影，对扫描图件依照高斯一克吕格投影建立一级控制点与二级控制点，得到具有高斯一克吕格投影的扫描图件，并转换为Albers投影。之后，以此为依据，均匀采集GCP，对CBERS影像进行几何纠正，将多源数据统一至Albers投影下。由于纳木错分布在两景影像中，还需对影像进行镶嵌处理。在ERDASIMAGINE中使用直方图匹配法(HistogramMatching)对两景影像进行镶嵌处理，并结合羽化(Feathering)叠置函数显著消除了镶嵌产生的拼接缝[4】。此外，为了

8、提高后续处理的精度，还对镶嵌后的影像进行了线性拉伸和锐化增强处理操作5】，使得各地物光谱特征差异明显，湖泊水边线、植被与裸地像元之间的边界、冰雪与裸岩之间的边界均得到了不同程度的增强。本研究中还需使用纳木错湖泊的水位数据。该数据由中国科学院青藏高原研究所纳木错圈层相互作用综合