[发明专利]一种用于煤矿周围地表水系的遥感识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用卫星遥感影像提取煤矿区周围水体的方法，尤其涉及一种用于煤矿周围地表水系的遥感识别方法。

背景技术

水资源是社会经济发展和生态环境稳定的一个重要制约因素，如何快速准确的确定水资源分布越来越引起人们的关注。煤矿区周围由于矿业开采活动对地下环境造成了严重改变，影响了地表径流，从而对对周围生态环境产生了影响。因此，精确提取煤矿区周围地表水系对准确评价矿业活动对地表生态的影响具有重要意义。由于遥感数据具有大面积同步观测、实时性、经济性等特点，利用遥感数据来提取水体，开展水资源的调查和监测工作，得到了广泛的应用。

遥感影像中水体在近红外和中红外波段上吸收强烈，而土壤和植被在这两个波段吸收较少，具有较高的反射特性，所以水体在这两个波段上与土壤、植被区别明显，水体在影像上显示为暗色调，土壤和植被则呈现出相对较亮的色调，水体的识别是利用水体与其他地物的光谱特征差异，使用卫星遥感数据通过适当的阈值设置实现水体提取。常用的方法是单波段阈值法、多波段谱间关系法或者基于阈值的水体指数法。然而，在煤矿区周围，地形比较复杂，水体由于矿业开采产生的粉尘及废水的污染而使得光谱特征发生了显著的改变，水体与周围地物的差异性降低。简单的通过阈值法来提取水体，效果并不理想，水体与阴影混淆现象较为严重。基于阈值的水体指数及谱间关系法，经过多番尝试，可以在一定程度上去除部分阴影，但阈值的取舍是个关键，会在剔除阴影的同时去除了部分光谱特征相近的水体，还需另外设计如何实现丢失水体的再提取，方法复杂且并不通用，不利于水源的精细提取以及后续的变化监测。

因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明提供的一种用于煤矿周围地表水系的遥感识别方法，同时期多时相影像结合保留公共水体，可有效剔除阴影，提高对水体识别的精度。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种用于煤矿周围地表水系的遥感识别方法，其包括以下步骤：

A、选取待研究时相前后一月内的清晰图像，作为数据源，并对数据源进行预处理；

B、根据绿光波段与红光波段之和减去近红外波段与红外波段之和大于预定阀值的规则，进行波段运算，初步提取水体，生成多幅二值图像；其中预定阀值为根据波段差影像中水体光谱的起点所设定的阈值；

C、结合多幅同时期不同时相的二值图像，进行逐像元值计算，取该像元值的众数为最终像元值，保留公共水体，去除不总为真值的阴影像元形成提取结果，最后将提取结果覆盖在原始影像上，查看水体的提取情况。

所述的遥感识别方法，其中，所述步骤A具体的包括：数据源为TM的Level1T标准地形校正产品，经过辐射校正和地面控制点几何纠正，并且通过DEM进行了地形校正。

所述的遥感识别方法，其中，所述步骤A具体的还包括：

其中，大气纠正采用ENVI的Flaash模块，首先将BSQ的图像格式转换为BIL或者BIP格式，按照头文件输入传感器参数，根据传感器类型选择Landset TM系列，根据研究区实际情况输入大气参数，最后根据实际研究区域进行裁剪，完成对数据源的预处理。

所述的遥感识别方法，其中，所述步骤A具体的包括：还根据归一化水体指数NDWI、归一化差值水体指数MNDWI、增强型水体指数EWI、波段差影像在各地物上的光谱差异对所述数据源进行分析，比较水体在各特征影像上的光谱差异，选择易区分水体的波段差影像作为水体识别的数据源。

所述的遥感识别方法，其中，所述步骤B具体的包括：将水体的光谱起点设定为阈值，根据绿光波段与红光波段之和减去近红外波段与红外波段之和大于预定阀值的规则，利用ENVI的波段运算进行运算，符合条件的为水体及阴影的混合像元，不满足者判断为其它地物并进行去除，初步提取水体，生成多幅二值图像。

所述的遥感识别方法，其中，所述步骤C具体的包括：上述多幅二值图像为同一时期不同时相影像的水体提取结果，像元值为一的像元反映的地物为水体及阴影，像元值变化的即为阴影，进行去除；而多时相像元值取众数决定该像元的最终属性，众数代表一组数据的一般水平，即具有明显集中趋势点的数值。