基于时序MODIS的水体信息提取方法研究——以渭河中游和鄂东南低山丘陵区为例

摘要

秦岭是中国南北方的分界线。位于这一分界线北部的渭河中游地区与位于此线以南的鄂东南低山丘陵区无论是在水体特征还是地表分布形态等方面都存在较大的区域差异。本文以时序MODIS植被指数产品以及单时相的LnadsatTM影像为信息源,在对各种水体信息提取方法进行深入分析的基础上,提出了新的改进型水体指数MNDWI,并分别应用该水体指数以及单波段阂值法、多波段谱间关系法、植被指数法、ISODATA非监督分类法、最大似然监督分类等多种方法对上述两个研究区域的水体信息进行识别和提取。在此基础上,根据我国南、北方水体间的区域差异性,应用分层分类法,分别尝试组合不同的水体提取方法来改善鄂东南低山丘陵区和渭河中游地区的水体信息遥感识别效果。
　　 研究结果显示,上述七种方法是各有自己的优缺点和适用范围。其中,分层分类法对两个研究区域的水体信息提取都可以达到相对较高的提取精度,但因须分层逐步提取水体信息,所以操作过程繁琐、步骤较多;新改进的水体指数法在两个区域也都有着较好的提取效果,尤其是对于渭河中游地区常年有水的部分,不失为一种快速、有效的提取方法;单波段阈值法在南北两个研究区域水体信息提取效果均较差;谱间关系法、植被指数法在水体季节性变化特征显著的渭河中游地区应用性差,在鄂东南地区则较好;ISODATA非监督分类在两个区域都可以提取一定精度的水体信息,但在鄂东南地区所提取的水体信息偏少,在水体季节性变化特征显著的渭河中游地区则因容易混淆居民地和裸地信息等而导致水体偏多;最大似然监督分类在鄂东南地区可以达到很高的提取精度,但提取过程工作量大。
　　 至于生长有大量水生植物的水体部分,因其光谱特征明显不同于清澈水体和陆生植被,宜根据时序NDVI的季节变化特征来进行信息提取。
　　 对于渭河中游地区表层为沙、砾、沙卵石所覆盖的裸露滩地,因MODIS影像的空间分辨率不高而无法被提取,在本研究中以TM影像为信息源,通过均值灰度模型(即Average Index=(TM1+TM2+TM3+TM5+TM7)/5)则可以有效提取此类信息。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 选题依据和意义

1.2 国内外研究进展综述

1.3 研究内容和技术路线

第2章 研究区域概况

2.1 鄂东南低山丘陵区概况

2.2 渭河中游地区概况

第3章 数据准备及预处理

3.1 数据准备

3.2 数据预处理

3.3 时序MODIS/NDVI影像集重构

第4章 时序MODIS影像上水体光谱特征分析

4.1 反射率影像上水体光谱特征分析

4.2 水体的时序NDVI变化特征分析

第5章 基于MODIS遥感数据的水体提取模型与方法

5.1 单波段阈值法

5.2 谱间关系法

5.3 植被指数法

5.4 ISODATA法

5.5 Maximum Likelihood法

5.6 水体指数法

5.7 分层分类法

5.7.1 鄂东南低山丘陵区水体信息的分层分类提取

5.7.2 渭河中游水体信息的分层分类提取

5.8 精度评价

第6章 渭河中游地区滩地信息提取

6.1 基于TM影像的裸露滩地光谱特征分析

6.2 基于均值灰度模型的裸露滩地信息提取

第7章 结论与展望

7.1 研究成果和创新之处

7.2 存在的问题和研究展望

参考文献

致谢