[发明专利]一种基于卫星遥感数据的水体范围监测方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于卫星遥感数据的水体范围监测方法和装置。该方法包括获取卫星遥感影像数据；对卫星遥感影像数据进行预处理，得到预处理后的影像数据；从预处理后的影像数据中提取单个水体研究区域的影像数据；计算单个水体研究区域的影像数据对应的水体指数单波段影像文件；根据水体指数单波段影像文件建立水体指数直方图；根据水体指数直方图曲线确定分割阈值；以及根据分割阈值从单个水体研究区域的影像数据中得到单个水体研究区域内的水体面积。通过本发明，在基于卫星遥感数据进行水体范围的监测时，不用考虑背景中不同地物之间的分割阈值，能够基于水体指数直方图曲线自动分割水体。

技术领域

本发明涉及遥感图像技术领域，尤其涉及一种基于中、高分辨率遥感影像的大中小型水库及面积大于一平方公里的湖泊等水体范围自动化监测方法。

背景技术

水是生命之源、生产之要、生态之基，水利是国民经济的基础设施和基础产业，我国水利工程建设中涉及大中小型水库九万多座，面积一平方公里以上湖泊近三千个。为全面了解水利发展状况，提高水利服务经济社会发展能力，实现水资源可持续开发、利用和保护，需要进行全国水利普查。水利普查对摸清我国水利行业现状,完善国情国力基础信息意义重大。

我国水资源人均占有量少，时空分布不均，随着社会经济的进一步发展和人民生活水平的不断提高，水资源短缺和水污染等矛盾将会更加突出，水资源的供需矛盾已成为国民经济和社会发展的重要制约条件。我国幅员辽阔，自然条件更是复杂多样，洪涝和干旱等灾害发生频繁，严重威胁着人民生命财产和生产生活的安危。面对严峻的现实，如何加强水利建设，使工程措施和非工程措施科学结合，将有限的水土资源调配管理好、利用好，最大限度地发挥其兴利减灾的经济、社会和环境效益是一项艰巨任务。

积极发展遥感技术特别是中高分辨遥感技术解决水利行业生产实践中的问题，是提高水利行业生产力水平、增加新的业务手段、改进管理方法和加强水利基础产业地位的重要途径之一。近年来，遥感技术在水利行业的应用越来越广泛。水资源管理、防汛抗旱、水利普查等多个业务领域对遥感卫星技术特别是高分辨率遥感卫星技术具有迫切的需求。

目前利用Landsat、NOVAA等中低分辨率的国外遥感数据进行大范围的自动或半自动水体提取，或者利用IKONOS、SPOT-5及Radarsat-2等高空间分辨率光学数据和雷达数据进行局部范围内水体提取方法相对较多，利用国产中高分辨率遥感数据进行全国范围内的水体提取却未见公开报道。随着我国遥感技术的快速发展，上述现状必将对国产遥感数据在水利行业上的业务应用造成极大的瓶颈。

利用国外中低分辨率光学遥感数据进行水体提取常用的方法有单波段阈值法、谱间关系法、水体指数法和面向对象分类法。利用国外高分辨率光学遥感数据及雷达数据常采用面向对象分类法进行水体提取。

1.单波段阈值法

单波段阈值法是通过选择多光谱遥感数据近红波段或中红外波段为判识参数，利用水体在该通道具有强吸收特性，以及植被和土壤等地物表现出较高的反射特性这一特征。该波段往往是水体特征最明显而其它地物相对不太突出的波段，通过划定阈值来确定水体信息。但是利用单波段阈值法提取水体容易混淆阴影的影响。

2.谱间关系法

谱间关系法是通过利用不同地物的感光特性不同，在不同光谱之间建立的一系列组合运算关系来以突出目标地物、剔除非目标地物的算法。其提取水体的基本原理是利用水体在可见光和近红外波段吸收较强而植被、土壤等地物在该波段范围内反射极强的特点所产生的反射率差异来实现的，不同的数据源、不同地物的谱间关系式不同。针对多光谱数据，采用(band2+band3)-(band1+band4)>α该公式进行水体提取，band1、band2、band3和band4分别为红、绿、蓝和近红波段的反射率值，α为阈值。

3.水体指数法