一种基于高分六号水体面积遥感监测模型的构造方法

技术领域

本发明涉及水体监测技术领域，具体为一种基于高分六号水体面积遥感监测模型的构造方法。

背景技术

水体是水汇集的场所，不仅包括水，也包括水中的悬浮物、底泥和水生生物。水体又称水域。由地球表面上的各种水体，如海洋、河流、湖泊、水库以及埋在土壤岩石空隙中的地下水构成了地球上的水环境。按水体所处的位置。可粗略地将其分为地面水水体、地下水水体和海洋等三类，作为地球表层三大地物(水、土壤、植物)之一，水既是人类生存和发展的最基本资源，又是影响全球气候变化的最活跃因子之一。

由此可知水是十分重要的资源，是人懒以生存的基本要素，综合利用水资源，要以各类“标准”评价水质，水质监测工作是确定水中某些指标的含量水平，水体监测是为评价服务的，是确定功能服务的。水体监测系统是处理、管理和分析水体及其生态环境间相互制约、相互作用、相互耦合的关系，为相关决策的指定提供科学依据。随着环境污染的加剧，人们倍加关注日趋严重的环境问题。面对当今水体污染的严峻形势，迫切需要开展水体环境以及生态效应等方面的综合评价研究，构件水体监测系统的工作更显重要。

随着遥感技术的不断发展，各种高精度的卫星图像数据产品近年来得到广泛应用，利用卫星图像提取陆地表面的各种水体信息。成为发展水资源调查、洪涝灾害评估、生态环境监测等方面研究的重要依据。水体监测系统的不足之处，系统还停留在水体监测信息系统的层次上，还需要扩充专利理论模型的研究，建立模型库(包括基础模型和决策分析模型)，把应用提升到包括水体环境的规划、预测、评价、管理、决策、立法和监督等诸多方面的信息的决策支持系统这个层面上。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何提供一种基于高分六号水体面积遥感监测模型的构造方法，包括建立基础模型和决策分析模型，把应用提升到包括水体环境的规划、预测、评价、管理、决策、立法和监督等诸多方面的信息的决策支持系统这个层面上。

为解决上述技术问题，一种基于高分六号水体面积遥感监测模型的构造方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一，首先建立基础模型库：利用遥感影像采用高分六号卫星选取多幅光谱遥感影像，包含水体较多的阴影区，包括多个区域、多个时节、多个拍摄角度，对影像进行辐射校正、几何校正、重采样、裁剪后进行预处理，辐射校正过程需将遥感影像数据原先的DN值转化为大气层反射率，消除传感器自身仪器误差；几何校正消除大气的散射，吸收以及大气反射引起的误差，并在提取行政区域大小的基础上，进行适当的裁剪，然后构件训练样本数据，建立基础模型库；

步骤二，然后建立决策分析模型，具体方法如下：

1)利用单波段阈值提取法对水体信息进行有效提取，研究区域水体与陆地界限，作为单波段阈值参考，根据水体样本的灰度值范围来确定阈值；具体提取公式为：

B

式中：B

2)多波段提取水体信息，使用谱间关系法利用影像多波段的综合优势进行水体信息的提取；

(B

式中：B

3)构建NDWI，用可见光波段和近红外波段的反差构建NDWI,突出影像中水体信息；

具体使用水体指数计算公式

NDWI＝(B

式中:B

4)构建NDVI，提取碎部信息，

NDVI＝(B

式中：B

5)首先利用单波段阈值提取水体信息和多波段算法提取水体信息，再利用NDWI提取水体，然后利用NDVI提出水体，实现完成整个水体区域的水体提取及及数据分析模型的构造，建立决策分析模型。

作为优选，单波段阈值根据采集样本的灰度，来确定阈值的范围。

作为优选，建立决策分析模型中利用多波段算法提取水体信息，可以采用比值法。

本发明能够有效解决技术问题,先建立基础模型在建立决策分析模型，建立决策分析模型主要先利用单波段阈值提取法和多波段提取法对水体信息进行有效提取，为避免会漏掉部分分类水体，在通过构件NDWI/NDVI,达到突出影像中水体信息的目的；另外,由于植被在近红外波段的反射率最强,采用绿光波段与近红外波段的比值可以最大限度地抑制植被的信息,突出水体；通过此模型的构造方法，将此模型应用提升到包括水体环境的规划、预测、评价、管理、决策、立法和监督等诸多方面的信息的决策支持系统这个层面上；是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明构造方法流程示意图；

图2是本发明具体实施例中3月份水体范围选择图；

图3是本发明具体实施例中5月份水体范围选择图；

图4是本发明具体实施例中7月份水体范围选择图；

图5是本发明具体实施例中9月份水体范围选择图；

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，在本发明的一个具体实施例中一种基于高分六号水体面积遥感监测模型的构造方法，可以实现河流、湖泊等水体的具体监测模型构造，具体实施过程中，以长江、翻阳湖、洞庭湖部分水体面积为例选取水体范围，首先建立基础模型库：利用遥感影像采用高分六号卫星选取多幅光谱遥感影像，包含水体较多的阴影区，包括多个区域、选取3月份、5月份、7月份、9月份水体范围，多个拍摄角度，对影像进行辐射校正、几何校正、重采样、裁剪后进行预处理，辐射校正过程需将遥感影像数据原先的DN值转化为大气层反射率，消除传感器自身仪器误差；几何校正消除大气的散射，吸收以及大气反射引起的误差，并在提取行政区域大小的基础上，进行适当的裁剪，然后构件训练样本数据，建立基础模型库；

然后建立决策分析模型，具体方法如下：

1)利用单波段阈值提取法对水体信息进行有效提取，研究区域水体与陆地界限，作为单波段阈值参考，根据水体样本的灰度值范围来确定阈值；具体提取公式为：

B

式中：B

2)多波段提取水体信息，使用谱间关系法利用影像多波段的综合优势进行水体信息的提取；

(B

式中：B

3)构建NDWI，用可见光波段和近红外波段的反差构建NDWI,突出影像中水体信息；

具体使用水体指数计算公式

NDWI＝(B

式中:B

4)构建NDVI，提取碎部信息，

NDVI＝(B

式中：B

5)首先利用单波段阈值提取水体信息和多波段算法提取水体信息，再利用NDWI提取水体，然后利用NDVI提出水体，实现完成整个水体区域的水体提取及及数据分析模型的构造，建立决策分析模型。

具体实施过程中，单波段阈值根据采集样本的灰度，来确定阈值的范围。

具体实施过程中，建立决策分析模型中利用多波段算法提取水体信息，可以采用比值法。

多次水体信息提取结果可进行对比分析如下表所示：

本发明能够有效解决技术问题,先建立基础模型在建立决策分析模型，建立决策分析模型主要先利用单波段阈值提取法和多波段提取法对水体信息进行有效提取，为避免会漏掉部分分类水体，在通过构件NDWI/NDVI,达到突出影像中水体信息的目的；另外,由于植被在近红外波段的反射率最强,采用绿光波段与近红外波段的比值可以最大限度地抑制植被的信息,突出水体；通过此模型的构造方法，将此模型应用提升到包括水体环境的规划、预测、评价、管理、决策、立法和监督等诸多方面的信息的决策支持系统这个层面上；是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。