基于TM影像的水体信息提取实习报告 - 图文(2)

2019-07-30 13:34

确定阈值为21; 2)进行提取 Basic Tools → Band Math (输入提取模型 b5 < 21)→ 生成单波段阈值法提取的图像。

单波段阈值法图像 3.2单波段阈值法分析

阈值法关键的是阈值的确定,而阈值的确定至今都是一个难点,最佳阈值是经过反复试验得到。利用ENVI 遥感图像处理软件对水体提取结果影像和假彩色合成影像利用link功能察看提取效果。,得出单波段阈值法除了提取出水体外,还提取出来几乎全部的阴影(图中黄色圈中为误提的阴影)。同时,提取出的水体宽度比实际小,右上角绿色圈中的细小水体漏提。

在第五波段水体和非水体有明显的区别,但由于山体阴影的影响,使得中红外在阴坡面的反射能量特别低,从而造成山体阴影在影像上呈现出明显的暗色调,水体与阴影的混淆使得难以在单波段上通过阈值法来提取水体。

局部

4、谱间关系法

4.1步骤

Basic Tools → Band Math (输入提取模型 b2+b3> b4+b5 )→ 生成谱间关系法提取的图像。

谱间关系法图像

局部

4.2 分析

杨存建提出的水体具有(TM2+TM3)>(TM4+TM5)的特征的方法易操作、稳定性好。本文采用此方法经试验,得到如图所示的谱间关系法水体提取效果图。用ENVI 对水体提取结果影像和原影像进行叠加判读,谱间关系法提取了几乎所有的水体区域,但是,此方法存在把阴影误提为水体的问题。

5、水体指数法

5.1 步骤

1)建立NDWI模型: Basic Tools → Band Math (输入 (b2-b4)/(b2+b4))→ 生成NDWI的图像。

局部

NDWI图像

2)选择水体样本:确定水体的NDWI范围 NDWI图像的Overlay菜单 → Region of Interest → 弹出对话框 ROI Tool → 选择样本 → 确定范围 确定范围为: max=0.49 min=0.22

3)波段运算输出提取图像: Basic Tools → Band Math(输入(b1<0.49 and b1>0.22)→ 生成NDWI的图像

水体指数图像

某局部1

某局部 2

某局部 3

5.2 分析

改进的归一化差异水体指数(NDWI)法提取漏提了部分水体(如局部3),主要也是因为水体被污染(如山洪爆发使水体混入了泥沙)后和非水体在影像上表现为差别不大,由于确定的范围问题,,部分水体(如局部2)中间部分有“椒盐噪音”现象,可以通过分类后图像处理解决(如腐蚀、膨胀)。

四、水体提取的综合

1、水体及背景地物的光谱值分析

我们对易混淆的地物进行了采样统计,做出水体与易混淆地物的光谱特征曲线图,分析了以上方法产生误提和漏提的原因,并观察地物的光谱特征规律,研究如何综合各方法的优势,取得好的提取效果。首先,在遥感影像上,就每种地物选取一定的研究样本,测定各波段的光谱亮度值,并从中抽取一些典型而具有代表性的样本。统计后平均值数据列于表1中,并对同一地物同一波段的采样点亮度值做均值统计,做出如图所示的地物光谱特征曲线图。 TM 2 TM 3 TM 4 TM 5

水体 72 60 17 29 河岸等浅水体 74 76 52 61

阴影 43 35 21 34

表1

80706050403020100TM2TM3TM4地物光谱特征曲线图

水体河岸及浅水体阴影TM5从地物光谱特征曲线图中可以看出

由于在第五波段阴影和水体的亮度值较接近,单波段阈值法无法将水体单独提取出来;

水体、河岸及浅水体和阴影在第2、3、4、5波段上均有(TM2+TM3)>(TM4+TM5)的光谱特性,所以用光谱间关系法提取水体时误提了很多东西出来;

河岸及浅水体TM2和TM5采样点的亮度值比较接近,所以用改进归一化差异水体指数法会提取出部分河岸及浅水体。同时,阴影的亮度值也具有TM2>TM5的特征,导致阴影被误提为水体。 2、水体提取的解决方案

分析了上述3种方法的提取效果,并结合地物的光谱特征曲线图,我们得出的解决方法如下

(1) 如何解决阴影的误提: (TM2+TM3)>(TM4+TM5)特征对消除易混淆的阴影的效果较好,但对部分阴影,(TM2+TM3)>(TM4+TM5)影像仅起到了增加水体和阴影亮度差值的作用。用谱间关系法和改进的归一化差异水体指数(NDWI)法都不易消除阴影的影响。因此,可以用T0>(TM2+TM3) -(TM4+TM5)> T1 (T1为阈值)的方法来解决。

(2) 如何解决河岸及浅水体的误提:光谱特征曲线图第五波段水体和阴影的亮度值差异不大,而河岸及浅水体的亮度值与水体和阴影的亮度值差异很大。因此可采用TM5

通过上述分析得到水体提取综合方法,对影像进行处理,流程如图所示,且得出水体提取效果图,如提取效果图所示。


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