基于遙感影像信息自動(dòng)提取水系網(wǎng)的分析

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1、西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2頁(yè)上實(shí)現(xiàn)，有別于目前在遙感圖像分類與模式識(shí)別領(lǐng)域的方法和思路。根據(jù)遙感圖像解譯的特點(diǎn)來構(gòu)建專家系統(tǒng)，一方面可以利用數(shù)字遙感影像本身提供的多種特征，運(yùn)用模式識(shí)別方法解譯，另一方面又可以發(fā)揮圖像解譯專家知識(shí)的指導(dǎo)作用，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)性的知識(shí)解決問題。將水系網(wǎng)圖形的特征(如樹枝狀、角狀、梳狀等)差異與下伏巖石的構(gòu)造、巖性等地學(xué)意義聯(lián)系起來的過程是遙感解譯過程。從遙感影像上提取水系網(wǎng)是遙感影像計(jì)算機(jī)解譯的前提。水體是實(shí)際存在的水面，包括池塘、湖泊等水體。干涸的河溝和河道不具備水體的信息，但確是水系網(wǎng)的組成部分。在概念上，水系網(wǎng)不同于水體，水系網(wǎng)包括了含水河段與干涸河段，但

2、不包括湖水，池塘等目標(biāo)。從遙感圖像直接提取水系網(wǎng)為水系網(wǎng)的分類和分級(jí)提供必要的準(zhǔn)備，它的準(zhǔn)確度和精度直接影響整個(gè)專家解譯系統(tǒng)的好壞。另一方面，關(guān)于水系網(wǎng)提取的研究大多基于DEM數(shù)據(jù)。然而，實(shí)際上由于DEM數(shù)據(jù)獲取的費(fèi)用高等阿題，目前，僅一些發(fā)達(dá)城市才具有完整的DEM數(shù)據(jù)，這使水系網(wǎng)提取方法的廣泛應(yīng)用遇到困難。比較而言，遙感影像具有獲取便利、費(fèi)用低、更新快、覆蓋范圍大等優(yōu)點(diǎn)，所以遙感影像已經(jīng)在國(guó)土等領(lǐng)域被廣泛使用，國(guó)務(wù)院從2006年年底下發(fā)文件：全面開展第二次土地調(diào)查工作，主要采用遙感影像作為工作底圖。因此，直接從遙感影像上來提取目標(biāo)將具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。綜上所述，遙感圖像特征提取自動(dòng)化的發(fā)展

3、趨勢(shì)以及水系網(wǎng)形狀對(duì)地質(zhì)條件判釋的輔助作用，從遙感影像中自動(dòng)提取水系網(wǎng)具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。1．2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1．2．1基于DI：M的水系網(wǎng)自動(dòng)提取的研究狀況由于DEM數(shù)據(jù)是具有高程信息的三維坐標(biāo)，所以能夠反映一定的局部地形特征，根據(jù)地形局部特征，借助于相應(yīng)算法，就可以自動(dòng)提取一定地理空間范圍內(nèi)的地形特征線。從DEM數(shù)據(jù)中提取自然水系網(wǎng)可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)采用不同的算法，陳曉勇西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3頁(yè)等提出了基于數(shù)字化等高線地形圖的提取算法”1，Briggs研究了基于TIN的提取算法鋤，朱慶等人提出了基于規(guī)則格網(wǎng)DEM的地形特征提取算法Ⅲ，陳永良等提出先將其中的洼地和小平

4、原改造成斜坡，然后依據(jù)“水總是沿斜坡最陡方向流動(dòng)”的原理，確定DEM中每一個(gè)柵格點(diǎn)的水流方向；再根據(jù)各點(diǎn)的水流方向數(shù)據(jù)，計(jì)算出每一個(gè)柵格點(diǎn)上游給水區(qū)：接著，根據(jù)柵格點(diǎn)上游給水區(qū)的數(shù)值，用閾值法確定水系網(wǎng)柵格點(diǎn)，并對(duì)水系網(wǎng)柵格點(diǎn)進(jìn)行篩選；最后，根據(jù)水系網(wǎng)柵格點(diǎn)的水流方向，將整個(gè)水系網(wǎng)追索出來，實(shí)現(xiàn)了DEM對(duì)水系網(wǎng)的提取?。1．2．2基于遙感影像的水系網(wǎng)自動(dòng)提取研究狀況第一，基于遙感機(jī)理的特征提取方法(對(duì)水體)自然界中水的組成主要是水體本身，在可見光波段0．6微米之前，水體的吸收少、反射率較低、大量透射。其中，水面的反射率約為5％，并且隨著太陽(yáng)高度角的變化麗略有變化；水體可見光反射包括水體表面反

5、射、水中懸浮物(葉綠素、泥沙等)的反射和水底物的反射3個(gè)方面的貢獻(xiàn)“1。在近紅外、短波紅外部分水體幾乎吸收了全部的入射能量，水體的反射能量很小，所以水體在這兩個(gè)波段的反射率接近于零。這樣特殊的光譜特征與土壤和植被有明顯的差異，這為水體的提取提供了很大的便利。①單波段法單波段法即尋找水體和其它地物反射能量差異最大的波段，從而找出用來提取水體的單一波段。這種方法比較簡(jiǎn)單，程序較容易實(shí)現(xiàn)，尤其是在平原地區(qū)，提取的效果很好?；谶@種方法的提取目標(biāo)在早期應(yīng)用比較多腳“m1，但是在高山地區(qū)容易誤將陰影也提取出來Ⅲ，這是單一波段法的缺點(diǎn)。②多波段組合的方法為了解決山區(qū)水體的提取，許多學(xué)者利用波段組合法將水

6、體和陰影及其它目標(biāo)區(qū)分開來。當(dāng)然，這種方法要結(jié)合不同目標(biāo)地物在影像的各個(gè)波段的亮度統(tǒng)計(jì)值。依據(jù)統(tǒng)計(jì)值，研究怎樣的波段組合才能將影像內(nèi)的各種目標(biāo)最大限度地區(qū)分西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第4頁(yè)開來阻¨”’。這種方法類似于植被指數(shù)法。顯然，此方法的提取效果優(yōu)于單波段法。這種方法組合方式的靈活度大。對(duì)于相同的遙感影像，不同的研究者、不同的研究目的，所采用的組合方式不同。第二，基于空間特征的提取方法遙感影像不僅僅反映地面目標(biāo)的灰度信息，而且還存在一定的空間關(guān)系。這種空闖關(guān)系體現(xiàn)了地面目標(biāo)的空間特征。因此，影像的空間特征成為了遙感圖像處理中研究的對(duì)象之一。紋理是圖像的一個(gè)重要特征，是刻畫圖像空間變化

7、的一個(gè)重要依據(jù)。紋理特征提取方法有許多，常用的有共生矩陣法、小波變換法、分析紋理方向法、傅立葉變換法以及常用的梯度基函數(shù)法。這種基于空間特征的提取方法比較復(fù)雜，雖然目前已經(jīng)有不少紋理特征和辨識(shí)的方法被提出，但是仍然難以通過定量分析的手段得到比較好的紋理模型。其中，比較經(jīng)典的模型是把紋理看作若干個(gè)紋理基元根據(jù)某種空間排列規(guī)則的組合。這種模型適用于具有一定排列規(guī)則的紋理圖像，在圖像處理中隨機(jī)性非常大?1。第三，基