基于“高分四号”卫星数据的水体提取效果评价

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1、航天返回与遥感第37卷第4期96SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2016年8月基于“高分四号”卫星数据的水体提取效果评价刘明吴玮舒阳范一大李素菊和海霞（民政部国家减灾中心，北京100124）摘要“高分四号”卫星具有静止轨道卫星高时间分辨率和中高空间分辨率的特点，可以实现对水体面积及变化的大范围实时监测，有效支撑洪涝灾害应急救助工作。为了验证其对水体面积及其变化的监测能力，文章分别利用区域生长法和水体指数法，在开展全国水体面积变化监测基础上，针对与同期“高分一号”卫星16m分辨率多光谱相机及美国Terra卫星的中分辨率成像光谱仪数据等卫

2、星的监测结果展开对比，结果显示，与其他极轨卫星监测结果相比，“高分四号”卫星可以有效开展水体面积及变化监测。但是，鉴于“高分四号”卫星50m像元分辨率，相比更高分辨率遥感影像的水体提取结果，“高分四号”卫星数据提取的水体外部轮廓较为粗糙。在针对规模较小洪涝灾害监测方面可能存在一定误差，仍然需要再进一步开展评价。关键词水体面积监测水体面积变化应用评价“高分四号”卫星中图分类号:TP75文献标志码:A文章编号:1009-8518(2016)04-0096-06DOI:10.3969/j.issn.1009-8S518.2016.04.013EvaluationofWat

3、erExtractionBasedonGF-4SatelliteDataLIUMingWUWeiSHUYangFANYidaLISujuHEHaixia（NationalDisasterReductionCenterofChina,Beijing100124,China）AbstractGF-4,whichhasahightemporalandmoderatespatialresolution,canbringusefuldataforwaterareaanditschange,andwouldbeveryimportanttofloodemergencymanag

4、ement.Inthisstudy,theperformanceofGF-4inwaterareamonitoringhadbeenvalidatedthroughcomparsonwiththewaterextractionfromHJ-1CCD,GF-1WFVandMODIS.ItisfoundthatGF-4hadahighcapabilityofthewaterareadetection.However,becauseofits50meterpixelresolution,thecontourofthewaterisnotasclearasthatinthe

5、imageswithhigherspatialresolution.TheperformanceofGF-4forthesmallsizefloodwouldbemoreevaluated.Keywordswaterareaextraction;waterareachange;evaluation;GF-4Satellite0引言洪涝灾害是影响我国的重要灾种之一，一般可以划分为洪水灾害和雨涝灾害两类。洪水灾害主要由强降雨、冰雪融化、堤坝溃决、风暴潮等原因引起江河水位上涨泛滥、山洪爆发；雨涝灾害则主要因降水过于集中而造成大量积水致使土地、房屋渍水受淹。洪涝灾害具有突发

6、性强、持续时间短、影响重的特点，遥感技术凭借其监测范围大、实时动态性强的特点，可以对水体面积及其变化开展实时监测，在[1-5]洪涝范围监测与评估中发挥越来越大的作用。收稿日期：2016-06-14基金项目：国家高分辩率对地观测系统重大专项(30-Y20A04-9003-15/16，30-Y20A02-9003-15/16)第4期刘明等:基于“高分四号”卫星数据的水体提取效果评价97水体识别主要基于水体的光谱特征和空间关系分析，在排除阴影等干扰信息基础上实现。现阶段[6][7][8][9]水体识别的方法主要有阈值法、多波段运算法、谱间关系法、区域生长法等。阈值法主要基

7、于水体在近红外波段、微波波段的反射率与其他地物的差异，通过图像阈值分割算法，实现对水体范围[10-11][12]的提取。例如利用植被指数可以将植被、土壤与水体进行有效区分。多波段运算法则基于绿光、[13]近红外波段反射率构建归一化差异水体指数，进一步抑制植被的信息而突出水体信息。谱间分析法则[14]综合考虑了水体与其他地物的波谱曲线差异，通过决策树分类等方法开展水体的精确识别。区域生长[15]法是通过人工选择纯水体像元为种子，通过相邻像元与种子像元关系来确定水体范围。阈值法和多波段运算法操作简单，但却不容易消除阴影等干扰因素的影响；谱间关系法、区域生长法较为复杂