遥感专题信息提取作业

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1、浅析水体遥感信息提取的几种方法摘要:本文分别介绍了MNWDI、监督分类法、主成分分析和决策树法多种不同水体遥感提取方法的过程及原理,并以特定水域的水体提取为例,比较了多种方法的实现异同,从而为在不同时期和不同用途时采用最佳的水体提取模型提供一定的依据。关键字：监督分类，主成分分析，水体提取1引言遥感图像记录了地物在空间域、时间域、光谱的变化信息，利用地物的光谱能量特征差异性和结构差异性来识别地物信息是遥感应用的一个主要方面。除了广泛应用在多种地质现象解释方面，水体提取，水体监测，水面积测算也是其中的一部分。近年

2、来,随着高光谱数据的广泛应用,各种新理论新方法相继涌现,对传统遥感信息提取方法提出了新要求。目前利用遥感提取水体信息的方法主要有两种模式，一种是基于波段之间的相关性建立的数学模型，可以分为单波段和多波段方法，单波段法主要选取遥感影像中的近红外波段并利用阀值来提取水体信息。多波段法则主要是利用多波段的优势综合提取水体信息。另外一种模式就是基于图像统计特征，根据应用目的的不同对遥感图像执行光谱增强或辐射增强处理，以达到突出水体的信息。2利用遥感对水体提取的几种方法的研究2.1MODIS简介MODIS是美国NASA.

3、对地观测系统(EOS)系列遥感卫星平台上的主要传感器,它具有36个光谱通道,分布在从可见光、近红外到热红外的电磁波谱范围内.其空间分辨率分别为250m、500m和Ikm,且每天可在不同时间过境4次。2.1.1水体的光谱特征水的光谱特征主要取决于水本身的物质组成,同时又受到各种水态的影响。在可见光波段0.5µm之前，水的吸收少，反射率比较低，大量投射。其中，水面反射率5%左右，并随着太阳高度角的变化呈3%~10%不等的变化。水体可见光反射包括水面反射，水体底部物质反射及水中悬浮物质（浮游生物或叶绿素，泥沙及其他物

4、质）的反射三方面的贡献。天然水体对电磁波的吸收明显高于绝大多数其它地物,因而水体的总辐射水平低于其它地物,在彩色遥感影像上表现为暗色调。在红外波段,水体吸收的能量高于可见光波段,所以水体在近红外及中红外波段的反射能量很少,而植被、土壤在这两个波段内的吸收能量较小,且有较高的反射特性,这使得水体在这两个波段上与植被和土壤有明显的区别。利用此类特性和不同波谱间的水体光谱特征,就可以提取出水体。2.1.2归一化差异水体指数法——MNWDIMNWDI实质上是一种比值型方法，比值型指数方法的基本原理就是在多光谱波段内，寻

5、找出所要研究地物类的最强反射波段和最弱反射波段。将强者置于分子，弱者置于分母。通过比值运算，进一步扩大二者的差距，使感兴趣的地物在所生成的指数影像上得到最大的亮度增强，而其他背景地物则受到普遍的压制，从而达到突出感兴趣地物的目的。由于水的反射从可见光到红外波段逐渐减弱，在近红外和中红外波长范围内吸收性最强，几乎无反射，因此用可见光波段和红外波段的反差构成的比值可以突出影像中的水体信息。归一化差分植被指数法NDVI和改进型归一化差分水体指数法MNDWI计算公式为NDVI=CH2-CH1CH2+CH1(1)式中，C

6、H1和CH2分别代表MODIS波段1和波段2的地表反射率。MNDWI=CH2-MirCH2+Mir(2)式中，CH2和Mir分别都为MODIS波段2和中远红外波段的地表辐射率。在NDVI模型中，由于MODIS数据的波段1是红光区（0.62µm~0.67µm），水体反射高于植被，波段2是近红外区（0.841µm~0.876µm），植被的反射率明显高于水体。因此采用NDVI来处理可增强水陆反差。利用此特点，可通过选用阀值建立识别水体和植被、土壤的模型。在MNDWI模型中，由于建筑物等阴影在绿光和近红外波段的波谱特征

7、与水体相似，当采用中红外波段替换近红外波段时，可以使计算出的水体与建筑物指数的反差明显增强，大大降低了二者的混淆程度，从而有利于城镇中水体信息的准确提取。2.2用监督分类法提取水体遥感影像的监督分类又称训练场法,是在已知类别的训练场地上提取各类别的训练样本,通过选择特征变量,确定判别函数或判别式,把影像中的各个像元点划归到各个给定的分类,是模式识别的一种方法。它的基本思想是:首先根据类别的先验知识确定判别函数和相应的判别准则,利用一定数量的已知类别样本的观测值确定判别函数中的待定参数,然后将未知类别的样本的观测

8、值代入判别函数,再根据判别准则对该样本的所属类别做出判定.常用监督分类算法有:判别分析、最大似然分析、特征分析、特征曲线窗口法和图形识别等。监督分类的优点是分类结果与实际地物吻合较好,但工作量较大,且要求训练区域具有典型性和代表性,适合于有先验知识时使用。2.3基于图像统计特征的水体面积提取图像的统计特征主要反映在它的纹理特征上。细小地物在影像上有规律地重复出现，它反映了色调变化的频率