一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法
【专利摘要】本发明属于遥感信息提取技术领域，具体涉及一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法。本发明的方法包括以下步骤：选取遥感特征指数；构建典型地物遥感特征曲线；计算归一化地表水体挖掘指数；提取地表水体信息。本发明解决了现有地表水体提取方法自动化程度低、工作效率差的技术问题，有效克服了水体与其他地物混淆的现象，在精度方面得到明显提高，在自动化提取水体方面取得新的突破，适用于海量数据地表水体的自动提取。
【专利说明】
一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法
技术领域
[0001] 本发明属于遥感信息提取技术领域，具体涉及一种基于归一化水体挖掘指数的地 表水息提取方法。
【背景技术】
[0002] 水资源是人类赖以生存且不可替代的资源，而地表水又是重要的水资源之一，它 在人们的生产、生活中具有重要的地位。提取地表水体信息，并分析其分布特征，计算其面 积、水量，对水资源开发、保护、利用等具有重要意义。随着遥感的出现，水体信息的提取逐 渐向快速、高效、高精度、高自动化程度的方向发展。
[0003]目前利用遥感提取地表水体信息的方法主要包括波段阈值法、监督分类法、水体 指数法和谱间关系法。
[0004] 波段阈值法原理简单，是最早使用的提取水体的方法，但是此方法难以区分细小 水体和混淆在水体中的阴影，波段阈值法最关键的是阈值的确定，但是阈值的选取要经过 反复试验才能确定，是一个相当繁琐的过程，效率及自动化程度都很低。监督分类法是目前 遥感分类中应用较多、算法较为成熟的分类方法之一，其优点是分类结果与实际地物吻合 较好，但是该模型较为复杂，工作量较大，对分类模板的纯度要求比较高，要求训练区域具 有典型性和代表性，其精度也比较低，一般不超过85 %，且适用范围比较局限，只能在有先 验知识的地方使用。水体指数法在平原地区提取水体效果较好，但是土壤和建筑物在这两 个波段的光谱特征与水体相似，而且阴影也具有随波长增大反射率整体降低的特点，因而 容易造成误提。谱间关系法可以较好地识别水体，应用比较广泛，建立的模型易操作、稳定 性好，但是，此方法的通用性较差，不同的研究区域所用的模型有差异，而且对于山地区域， 水体易与阴影混淆。
【发明内容】
[0005] 本发明需要解决的技术问题为：现有地表水体提取方法自动化程度低、工作效率 差，难以克服水体与其他地物相混淆的问题。
[0006] 本发明的技术方案如下所述：
[0007] -种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1.选取遥感特征指数；
[0009] 步骤2.构建典型地物遥感特征曲线；
[0010] 步骤3.计算归一化地表水体挖掘指数；
[0011] 步骤4.提取地表水体{目息。
[0012] 作为优选方案：步骤1中，所述遥感特征指数包括：归一化植被指数NDVI、改进的 归一化差异水体指数MNDWI、归一化建筑物差异指数NDBI、土壤指数SI、裸土指数ΒΙ和比值 植被指数RVI，其通过下式计算得到：
[0019] 式中：
[0020] NIR为近红外波段；
[0021] RED为红波段；
[0022] GREEN为绿波段；
[0023] MIR为中红外波段；
[0024] SIR为短波红外波段。
[0025] 作为优选方案：步骤2中，依次以RVI、SI、NDVI、NDBI、BI、MNDWI六个遥感特征指 数为横坐标，以遥感图像灰度值为纵坐标构建典型地物特征指数曲线。
[0026] 作为优选方案：步骤3中，通过下式计算归一化地表水体挖掘指数NDSWDI :
[0027]
(7)〇
[0028] 作为优选方案：步骤4中，若NDSWDI>0,则进行地表水体信息提取。
[0029] 本发明的有益效果为：
[0030] 本发明的一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法，通过选取六个遥 感特征指数，四种典型地物，深入分析各典型地物在遥感特征曲线上的特征，提出了归一化 地表水体挖掘指数（NDSWDI)，此方法有效地克服了水体与其他地物混淆的现象，在精度方 面较其他方法有明显提高，而且，该方法不用人工设定阈值，在自动化提取水体方面有了新 的突破。因此，该方法可用于海量数据地表水体的自动提取。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明的一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法流程图；
[0032] 图2为典型地物特征指数曲线。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和实施例对本发明的一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息 提取方法进行详细说明。
[0034] 如图1所示，本发明的一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法，包 括以下步骤：
[0035] 步骤1.选取遥感特征指数
[0036] 选取六个遥感特征指数，即可以提取植被信息的归一化植被指数NDVI和比值植 被指数RVI、能够很好的提取水体信息的改进的归一化差异水体指数MNDWI、能够有效地提 取建筑物信息的归一化建筑物差异指数NDBI、以及可以提取土壤信息的土壤指数SI和裸 土指数BI。
[0037] 采用下式计算所述六个遥感特征指数：
[0044] 式中：
[0045] NIR代表近红外波段；
[0046] RED代表红波段；
[0047] GREEN代表绿波段；
[0048] MIR代表中红外波段；
[0049] SIR代表短波红外波段。
[0050] 步骤2.构建典型地物遥感特征曲线
[0051] 依次以RVI、SI、NDVI、NDBI、BI、MNDWI六个遥感特征指数为横坐标，以遥感图像灰 度值为纵坐标构建图2所示典型地物特征指数曲线，图中对遥感图像进行处理使其各特征 指数通过线性变换拉伸到0-255范围。本实施例中，选取地表水体、人工地物、裸土和植被 四类典型地物进行研究。
[0052] 步骤3.计算归一化地表水体挖掘指数
[0053] 根据图2所示典型地物特征指数曲线，提出归一化地表水体挖掘指数 NDSWDI(Normalized Difference Surface Water Dig Index)，艮P : _
(7)
[0055] 步骤4.提取地表水体信息
[0056] 在归一化地表水体挖掘指数中，只有水体信息存在NDSWDIX)，而其他地物没有此 规律。因此，利用NDSWDI >0可以提取出地表水体信息。
【主权项】
1. 一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法，其特征在于：包括W下步 骤： 步骤1.选取遥感特征指数； 步骤2.构建典型地物遥感特征曲线； 步骤3.计算归一化地表水体挖掘指数； 步骤4.提取地表水体信息。2. 根据权利要求1所述的一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法，其特 征在于：步骤1中，所述遥感特征指数包括：归一化植被指数NDVI、改进的归一化差异水体 指数MNDWI、归一化建筑物差异指数NDBI、±壤指数SI、裸±指数BI和比值植被指数RVI， 其通过下式计算得到：(1) a) 巧） (4) (S) (6) 式中： NIR为近红外波段； RED为红波段； GREEN为绿波段； MIR为中红外波段； SIR为短波红外波段。3. 根据权利要求2所述的一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法，其特 征在于：步骤2中，依次W RVI、SI、NDVI、NDBI、BI、MNDWI六个遥感特征指数为横坐标，W遥 感图像灰度值为纵坐标构建典型地物特征指数曲线。4. 根据权利要求3所述的一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法，其特 征在于：步骤3中，通过下式计算归一化地表水体挖掘指数NDSWDI :巧)甘5. 根据权利要求4所述的一种基于归一化水体挖掘指数的地表水信息提取方法，其特 征在于：步骤4中，若NDSWDIX)，则进行地表水体信息提取。
【文档编号】G06F19/00GK106033494SQ201510111031
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月11日
【发明人】于德浩, 龙凡, 李霞, 杨清雷, 韩天成, 王康, 张宣宣, 王李, 韩坦, 董德坤, 张垚, 李宗科, 白帆
【申请人】中国人民解放军沈阳军区司令部工程科研设计所