第七章 遥感应用_典型地物信息的提取.ppt

水体遥感 水体遥感监测的主要任务： 通过对遥感影像的分析,获得水体的分布、泥沙、 有机质等状况和水深、水温等信息，从而对一个地区 的水资源和水环境等作出评价，为水利、交通、航运 及资源环境等部门提供决策服务。 水体的光谱特征 遥感器所接收到的辐射包括 水面反射光、悬浮物反射光、水 底反射光和天空散射光。 不同水体的水面性质、水体中 悬浮物的性质和含量、水深和水 底特性等不同，因此，传感器上 接收到的反射光谱特征存在差 异，为遥感探测水体提供了基础。 水体的光谱特征 在可见光范围内，水体的反射率总体上比较低（一般为4%～5%），并随着波长的增大逐渐降低，到 0.6微米处约2%～3%，过了0.75微米，水体几乎成为全吸收体。因此，在近红外的遥感影像上，清澈的水体呈黑色。为区分水陆界线，确定地面上有无水体覆盖，应选择近红外波段的影像。 水体的光谱特征 含有泥沙的浑浊水体与清水比较，光谱反射特征差异： 浑浊水体的反射波谱曲线整体高于清水，随着悬浮泥沙浓度的增加，差别加大； 波谱反射峰值向长波方向移动（“红移”）。清水在0.75微米处反射率接近于零，含有泥沙的浑浊水至0.93微米处反射率才接近于零； 随着悬浮泥沙浓度的加大，可见光对水体的透射能力减弱，反射能力加强。有时，近岸的浅水区，水体浑浊度与水深呈一定的对应关系，浅水区的波浪和水流对水底泥沙的扰动作用比较强烈，使水体浑浊，故遥感影像上色调较浅。深水处扰动作用较弱，水体较清，遥感影像上色调较深。 水体的光谱特征 含有泥沙的浑浊水体与清水比较，光谱反射特征差异： 波长较短的可见光，如蓝光和绿光对水体穿透能力较强，可反映出水面下一定深度的泥沙分布状况。在洪泽湖的试验表明，0.5～0.6微米的影像可反映 2.5m水深的泥沙；0.6～0.7微米的影像可反映1.5m水深的泥沙；0.7～0.8微米影像反映0.5m泥沙；0.8～1.l微米仅能反映水面0.02mm厚水层的泥沙分布状况。因此，以不同波段探测泥沙可构成水中泥沙分布的立体模式。 水体的光谱特征 水中叶绿素的浓度与水体反射光谱特征存在以下关系： 水体叶绿素浓度增加，蓝光波段的反射率下降， 绿光波段的反射率增高； 水面叶绿素和浮游生物浓度高时，近红外波段仍存在一定的反射率，该波段影像中水体不呈黑色，而是呈灰色，甚至是浅灰色。 水温可在热红外波段有明显特征 TM图像上的水体提取 由于时间分辨率的限制，在洪水期难以获得无云雾的TM图像，因此TM影像主要用于洪水灾害损失评估和本底水体的提取。 从TM数据中提取水体信息的关键是区分水体与其他地物的阴影，这同样需要进行不同地物各波段的光谱值分析。 TM图像上的水体提取 水体、阴影的第5波段明显小于第2波段。而其它地物则刚好相反。在第2、3波段上，水体的灰度值大于阴影，将这两个波段相加可以增大这种差异。在第4、5波段上，阴影的值一般都大于水体。将这两各波段相加，可以增大这种差异。 TM图像上的水体提取 将波段2与波段3相加，波段4与波段5相加，并作出改进后的地物波谱图。可以看出，只有水体具有波段2加波段3大于波段4加波段5的特征。 TM图像上的水体提取 阈值法提取水体 利用对水陆界线反映较好的Landsat－5的TM第5波段，即中红外波段，通过反复试验，确定其阈值。用TM4、3、2作假彩色合成影像，用目视判读的方法检验阈值法提取水体的效果，所提取的水库和坑塘的轮廓与目视判读的一致，宽的河流与目视判读的基本一致，而较窄的河流没有被提取出来，但这些河流由目视判读也难判读出来。因此，漏提的水体非常少。同时，发现所提取的水体中有一部分并非为真正的水体，而是山体的阴影。因此，多提的水体较多。 TM图像上的水体提取 谱间关系法提取水体 水体具有独特的谱间关系特征，即波段2加波段3大于波段4加波段5。用同样方法检验提取效果，漏提的水体非常少，也没有发现将山体的阴影当水体提取出来。因此，该种方法提取的水体较为准确。 谱间关系法比单波段阈值法提取水体更具优势。尤其是它能将水体与阴影区分开来。该方法特别适合山区水体的提取。无论是谱间关系法还是单波段阈值法，它们对于提取一些细小的河流都有一定的局限性。这是因为，这些细小的河流都是以混和像元的形式存在。 SAR图像上的水体提取 由于洪水最大淹没面积常常发生在坏天气条件下，多光谱遥感数据不可能发挥很好的作用，因而微波遥感成为洪水灾害监测的首选数据。但在有山区的雷达图像上，水体与山体的阴影具有易混的亮度值，而使得自动提取洪水淹没范围较困难。因而，现在多采用目视判读的方法从SAR图像上提取洪水水体。目视判读方法尽管可以取得较高的精度，并将水体与阴影区别开来，但费工费时，难以满足快速监测评估的要求。从图像复合的角度出发，Landsa