基于CIWI模型的水体信息提取研究

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1、中国水土保持SWCC2009年第5期·4l-基于CIWI模型的水体信息提取研究马延辉，林辉，孙华，莫登奎(中南林业科技大学林业遥感信息工程研究中心，湖南长沙410004)[关键词]水体；遥感；45息提取；c，模型[摘要]分析了几种常用的地表水体信息提取方法，根据区分度结果优选，确定采用新型水体指数()模型研究株洲地区水体信息。结果表明：该模型能有效地解决水体与植被、城镇用地等信息难于分离的问题；研究区内水体总面积为188489110．5m，与同期土地利用现状调查所得数据基本一致；总精度达到94．8％，实现了研究区水体信息的提取。[中图分类号]TP751[

2、文献标识码]A[文章编号]1000—0941(2009)05—0041—03(2)比值法。通过比较水体在不同波段的波谱特征，可以1水体信息提取方法及区分度对比得出：水体在绿光、红光处的反射率高于近红外波段。因此，用1．1几种常用的水体信息提取方法绿光或红光波段除以近红外波段有利于增强水体信息。卫星影像反映了地物对电磁波的反射及地物本身的热辐(3)归一化差异水体指数法。Mcfeeters利用绿波段和近射信息。各种地物由于结构组成及理化性质的不同，对电磁波红外波段提出了归一化差异水体指数NDWI(NormalizedDiffer—的反射及本身的热辐射都存在着

3、差异。遥感所利用的电磁波enceWaterIndex)，对应于TM影像，定义如下波长在0．4～2．5Ixm之间，天然水体对这个波段电磁波的吸收NDWI=(1)明显高于其他绝大多数地物，因而水体的总辐射水平较低。在红外波段，水体吸收的能量高于可见光波段，即使很浅，水体也式中：CH2、CH4分别为TM影像2、4波段的像元值。吸收了近红外及中红外波段内的几乎全部入射能量，反射能量由于土壤和建筑物在绿光(TM2)和近红外波段(TM4)的很少；而植被和土壤在这两个波段内的吸收能量较小，具有较波谱特征与水体几乎一致，因此采用NDWI计算出来的水体指高的反射特性，这使

4、得水体在这两个波段上与植被和土壤有着数中建筑物和土壤容易与水体混淆，形成噪音J。明显的区别J。进而反映在影像上，水体呈现出暗色调，土壤、(4)改进的归一化差异水体指数法。徐涵秋通过分析波植被则相对较亮。利用遥感影像提取水体信息的方法一般可段特征发现建筑物在TM的4波段和5波段突然转强，于是将分为单波段法、多波段法和水体指数法。NDW1做了修改，用近中红外波段(MIR)替换了原来NDWI的单波段法主要利用了水体在近红外波段处的强吸收性以近红外波段(NIR)，计算出来的建筑物的指数值明显减小。同及植被和干土壤在此波段范围内强反射性的特点，如Shil_2利时，

5、由于水体在近中红外波段的反射率继续走低，这就使得用LandsatMSS的近红外波段提取水体，但是单波段法的缺点水体与建筑物的反差明显增强，从而有利于水体信息的准确提也比较明显，如徐涵秋认为单波段法很难去除水体中混杂的取。改进的归一化差异水体指数(MNDWI)定义为阴影。多波段法则主要利用多波段的综合优势提取水体信息，MNDWI=(2)如刘建波等利用TM的4、5、7波段进行大型水库库情监测。多波段法可分为谱间分析法和比值法：谱间分析法通常比较复式中：C／／2、CH5分别为TM影像2、5波段的像元值。杂；而比值法能简单、快速地提取水体信息，但却容易造成信息M

6、NDWI进一步提高了水体识别精度，但水体和城镇均属于误判。水体指数法是基于多波段的水体光谱特征分析，选取与相对高灰度值区，仍有部分城镇信息混淆在水体中。水体识别密切相关的多个波段，分析水体与遥感光谱值之间的(5)归一化差值植被指数法。由于水体在可见光波段比近关系构建水体指数模型，再辅助于阈值实现对水体信息的提红外波段有较高的反射作用，因而其NDVI值为负，而有植被覆取。几种常用的水体信息提取方法如下：盖情况下NDVI为正值。因此，可以利用NDVI阈值法提取水体(1)单波段阈值法。TM影像的5波段属于近红外波段，根信息，但是裸地在两波段与水体具有相似的反射

7、率，故其NDV1据上述原理，单波段阈值法就是采用第5波段进行水体信息提值接近于0，这就容易造成裸地和水体混淆。取的。NDVI=(3)式中：CH3、CH4分别是TM影像3、4波段的像元值。[基金项目]国家自然科学基金项目(30471391)；湖南省教育厅青年基金项目(04B059)；湖南省学科带头人培养基金项目；中南(6)基于植被指数和中红外通道的混合水体指数CIWI模林业科技大学青年科学研究基金项目(07005B)型(CombinedIndexofNDVIandNIRforWaterBodyIdentifica··42·中国水土保持SWCC2009年第5

8、期tion)。莫伟华等在分析NDW1、NDVI和MNDWI优缺点和各表2城镇与水