遥感信息 ■感瘦用 基于ＴＭ影像的平原湖泊水体信息提取的研究 杨莹①～，阮仁宗① （①河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京２１００９８； ②河海大学水文水资源学院地理信息科学系，南京２１００９８） 摘要：以洪泽湖Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ影像为例，分析了利用单波段阈值法和多波段增强图阈值法进行水体信患提取 的差异，从而确定出不同时期不同用途所采用的最佳水体综合提取方法，即综合利用多波段谱间关系（ＴＭ２＋ ＴＭ３＞ＴＭ４＋ＴＭＳ）和单波段ＴＭ５建立起适合于平原湖泊水域的水体提取方法。 关键词：ＴＭ；洪泽湖；单波段；水体提取 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０ＯＯ一３１７７．２０１０．０３．０１３ 中图分类号：ＴＰ７９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００～３１７７（２０１０）１０９—００６０—０５ １ 引 言 地球表面７４ 的水体无论作为一种资源，还是 作为一个环境因子，或是洪涝灾害的源头，都受到了 人们格外的重视，成为遥感研究的重要分支之一。 法利用水体在不同波段上的光谱特性，通过多波段 之间的组合运算来增强影像中的水体信息，从而易 于从其他地物中分离提取出水体。然而这种方法也 有一定的地域局限性，由于部分细小水体在影像中 以混合像元的形态存在，所以阈值比较难取。阈值 高了会丢失或漏提那些细小水体信息，阈值低了会 针对不同的地貌特点及水文条件，人们提出了各种 各样的方法对水体进行提取。曹凯等基于ＳＰＯＴ一 误提不少其他的地物信息。 本文针对典型内陆平原淡水湖泊——洪泽湖水 ５图像对城市水体的提取建立了一种自动提取模 型，去除了大量地形阴影和建筑物阴影［１ ；钟春棋等 利用ＴＭ影像中不同地物（ＴＭ２＋ＴＭ３）／（ＴＭ４＋ ＴＭＳ）的比值差异研究了湿地水体信息的提取方 法［２ ；张呖等通过苏北废黄河三角洲海岸地区的三 景Ｌａｎｄｓａｔ卫星影像，选取岸线指标与波段，提取海 体信息进行了提取实验，综合利用单波段ＴＭ５和 多波段组合，得出了适合于ＴＭ遥感影像获取大面 积湖泊水体信息的有效方法。 ２研究区水系概况及其数据 洪泽湖是我国第四大淡水湖，在江苏省西部淮 河下游，位于淮安、宿迁两市境内。洪泽湖发育在淮 河中游的冲积平原上，故湖底浅平，岸坡低缓，是一 个浅水型湖泊。湖水的来源，除大气降水外，主要靠 河流来水。流注洪泽湖的河流集中在湖的西部，有 淮河、濉河、汴河和安河等。出湖河道中三河和苏北 灌溉总渠是洪泽湖分泄人长江和人海的主要河道。 岸水线信息［３］；陈华芳等以香格里拉县部分地区为 例，利用ＥＴＭ影像对山地高原地区的水体信息提 取的几种方法进行了比较［４ ；王志辉等基于中低分 辨率的ＭＯＤＩＳ影像结合具体实例（洞庭湖水域）进 行大面积的水体遥感提取，可以很好地提取出其中 相关信息 ］。 纵观近几十年利用遥感影像提取水体信息，前 人做了不少研究，其方法大致分为两类：单波段阈值 法和多波段增强图阈值法［６］。单波段阈值法就是利 用水体在单个波段上特殊的（高于或低于其他地物） 光谱值，设定一阈值提取出水体信息，但是水体与陆 地之间的过渡区域往往被忽略。多波段增强图阈值 收稿日期：２００９—０７—２７ 修订日期：２００９—０９—０８ 此次实验区覆盖整个洪泽湖区，以及湖东的洪泽县 和湖西的泗洪县。 实验数据（图１）采用已经进行过几何校正的 ２００３年２月５日的ＴＭ影像（截图），景号为１２０— ３７，影像包含有７个波段的数据。 基金项目：江苏省自然科学基金支持（编号ＢＫ２００８３６０）。 作者简介：杨莹（１９８６￣），女，河南省信阳市人，硕士在读，主要从事遥感与ＧＩＳ应用研究。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｙｌｔ）ｒ＠ｈｈｕ．ｅｄｕ．ｃｒｌ ６Ｏ 遥感信息 ■感应用 ２０１０．３ 表２实验结果统计表 提高了准确度，达到９２．５ ，最大限度避免了漏提 方法 准确度（ ） 视觉效果 和误提的水体，视觉效果也相对比较好。 单波段阈值法 ９０ 较好 ５ 结束语 ＮＤＶＩ指数法 ８４ 较好 ＮＤＷＩ指数法 ８９ 较好 本文对常用的单波段阈值法和多波段增强图阈 ＭＮＤＷＩ指数法 ８５．５ 较差 值法提取水体进行了评估分析，发现水体和非水体 ＮＤＷＩ３指数法 ８８．５ 较差 的过渡区域，很难确定单一阈值来区分。针对该试 验区的具体情况，提出了一种综合提取法，获得了较 ＴＭ２＋ＴＭ３＞ＴＭ４＋ＴＭ５ ８５ 较好 好的提取效果。在东部河流冲积平原湖泊区，地物 综合法 ９２．５ 较好 类型相对比较简单，首先采用提取水体较全面的 宽度不到３０ｍ的河流段未能提取出来，造成视觉效 ＴＭ２＋ＴＭ３＞ＴＭ４＋ＴＭ５方法，然后利用ＴＭ５波 果都不理想。但是单一方法容易漏提误提水体，影 段阈值法，降低了误提的其他地物信息比率，较好地 响提取的整体效果。综合分析得出的水体提取方法 提取出支流和细小水体信息，精度达到９２．５ 。 参考文献 １曹凯，江南，李新国，吕恒．基于ｓＰ０Ｔ一５图像的城市水体自动提取模型研究Ｉ－Ｊ－Ｉ．国土资源遥感，２００５，（４）：２４￣２７． ２钟春棋，曾从盛．ＴＭ影像湿地水体信息自动提取方法研究［Ｊ３．水资源研究，２００７，２８（４）：５８９￣５９５． ３张呖，陈沈良．苏北废黄河三角洲海岸时空演变遥感分析ＥＪ］．海洋科学进展，２００９，２７（２）：１６６～１７５． ４陈华芳，王金亮，陈忠，等．山地高原地区ＴＭ影像水体信息提取方法比较［Ｊ］．遥感技术与应用，２００４，１９（６）：４７９￣４８４． ５王志辉，易善桢．不同指数模型法在水体遥感提取中的比较研究ＥＪ］．科学技术与工程，２００７，７（４）：５３４￣５３７． ６吴文渊，沈晓华，邹乐君，卢善龙，章桂芳．基于Ｌａｎｄｓａｔ ＥＴＭ＋影像的水体信息综合提取方法Ｉ－ｊ］．科技通报，２００８，２４（２）： ２５２～２５９． ７赵英时，等．遥感应用分析原理与方法ＥＭ］．科学出版社，２００３． ８杨存建，徐美，等．遥感信息机理的水体提取方法的探讨［Ｊ］．地理研究，１９９８，１７（增刊）：８６￣８９． 李慧．基于多源遥感数据的湿地信息提取及景观格局研究Ｉ－Ｄ］．福建师范大学，２００５． ｉ０ ＭｃＦｅｅｔｅｒｓ Ｓ Ｋ．Ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｗａｔｅｒ Ｉｎｄｅｘ（ＮＤＷＩ）ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｅｎ ｗａｔｅｒ ｆｅａｔｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｉｎ— ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ，１９９６，１７（７）：１４２５￣１４３２． １１徐涵秋．利用改进的归一化差异水体指数（ＭＮＤＷＩ）提取水体信息的研究Ｉ－Ｊ］．遥感学报，２００５（５）． １ ２ ＯＵＭＡ Ｙ ０ ａｎｄ ＴＡＴＥＩＳＨＩ Ｒ．Ａ ｗａｔｅｒ ｉｎｄｅｘ ｆｏｒ ｒａｐｉｄ ｍａｐｐｉｎｇ ｏｆ ｓｈｏｒｅｌｉｎｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｆｉｖｅ Ｅａｓｔ Ａｆｒｉｃｈｎ Ｒｉｆｔ Ｖａｌｌｅｙ ｌａｋｅｓ：ａｎ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｕｓｉｎｇ Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ ａｎｄ ＥＴＭ＋ｄａｔａ ＦＪ３．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ，２００６，２７（１５ １６）：３１５３～３１８１． Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｌａｉｎ Ｌａｋｅ Ｗａｔｅｒ Ｂｏｄｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＭ Ｉｍａｇｅｒｙ ＹＡＮＧ Ｙｉｎｇ①～．ＲＵＡＮ Ｒｅｎ－ｚｏｎｇ。 （①Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ—Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａ ｉｎｇ ２１００９８； ②Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｔｈｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊ ｉｎｇ ２１００９８） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｕｓｉｎｇ Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ ｉｍａｇｅｒｙ，ｔｈｅ ｓｉｎｇｌ－ｅｂａｎｄ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｍｕｌｔｉ－ｈａｎｄ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ Ｈｏｎｇｚｅ Ｌａｋｅ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｉｎ ｄｉｆ－ ｆｅｒｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄｓ ａｎｄ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｕｒｐｏｓｅｓ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｕｌｔｉ－ｂａｎｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ（ＴＭ２ ＋ＴＭ３＞ＴＭ４＋ＴＭ５）ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｂａｎｄ ＴＭ５ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｌａｉｎ ｌａｋｅ ｗａｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＴＭ；Ｈｏｎｇｚｅ ｌａｋｅ；ｓｉｎｇｌｅ－ｂａｎｄ；ｅｎｈａｎｃｅｄ ｍａｐ；ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ６４
