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基于高分辨率遥感影像的地理国情普查水域信息提取方法(2015年第一期)

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  地表覆盖信息提取是地理国情普查项目的重点内容,水域是地表覆盖的重要组成部分,是重要的地理国情信息。

  传统归一化差异水体指数(Normalized Difference Water Index, NDWI)方法在基于中、低分辨率遥感影像水域信息提取中具有非常好的适用性, 但在高分辨率遥感影像中,不同地表覆盖类型间的特征差异表现得更加细微,并且高层房屋建筑、桥梁、山体等的阴影现象较普遍,受此影响,提取出的水域信息中常常混入阴影等干扰信息。同时,影像分辨率越高,同类地物内部光谱差异越大,基于像元光谱统计的分类方法已经不能满足高分辨率遥感影像信息提取的要求。

  图1是基于高分辨率遥感影像的水域信息提取结果,影像为WorldView2 4个波段(B、G、R、N)影像,范围为64平方公里,位于北京市门头沟地区。提取的水域面积共1.31平方公里,占整个区域2%。

  地理国情普查项目是国家重大专项项目,因此,对信息提取的结果精度有更高的要求,对各地表覆盖类型信息的提取,在计算机自动分类后,人工判读与编辑工作是必不可少的。此方法研究的目的是通过试验,最大程度上实现水域信息自动提取,尽可能减少后期人工判读与编辑工作量,总结得到尽可能最优、最明确的技术方法和流程。

  因此,本文没有采用常规的精度评定方法对方法进行评定,而是通过选取另外一块试验区,对方法的稳健性进行进一步验证。

  图2是验证区水域信息提取结果,影像仍然为WorldView2 4个波段影像,范围为80平方公里。该区域为西藏北部地区的一处高山地,主要分布着大面积的裸露地表、复杂的辫状水域和少量的植被。水域呈交错分布状,水域密集,大部分水流宽度较窄,但达到地理国情普查规定的采集指标,若采用人机交互的方式,工作量极大。在西藏、新疆地区,这种形态的水域较常见、分布较多,该验证区具有很强的代表性。提取的水域面积共17.48平方公里,占整个区域21.85%。

  此方法深入分析了水域在高分辨率遥感影像上的特性,提出的NDWI指数与Ratio Layer B、Standard Deviation Layer B指标相组合的水域信息提取方法,利用了水域对象的光谱特征和纹理特征,构建的各规则与对象特征对应,比利用单一规则具有优势,具备适用性。水域信息提取方法经过试验与方法稳健性验证,证明能够完成水域信息的自动提取,符合地理国情普查项目的特点,在地理国情普查项目中具备适用性。

  



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