[发明专利]一种基于Sentinel-1微波卫星影像的陆表水自动识别方法

说明书

本发明提出了一种基于Sentinel‑1微波卫星影像的陆表水自动识别方法，其步骤为：首先，利用Sentinel‑1微波卫星影像获得SSWI图像；其次，利用构建的SSWI陆表水识别模型对SSWI图像进行处理，得到陆表水‑非陆表水二值图像；然后，获取历史数天的陆表水‑非陆表水二值图像，并计算陆表水被Sentinel‑1微波卫星观测的概率，根据概率获得正掩膜图像；再利用二次判别模型对陆表水‑非陆表水二值图像进行修正；最后，对正掩膜图像进行取反操作后与陆表水‑非陆表水二值图像相乘，再与修正后的陆表水‑非陆表水二值图像进行拼接，得到陆表水的空间分布。本发明在船舶及云雨天气干扰背景下，能够有效提高陆表水的识别精度，实现了陆表水自动化识别。

技术领域

本发明涉及遥感目标识别技术领域，特别是指一种基于Sentinel-1微波卫星影像的陆表水自动识别方法。

背景技术

陆表水作为重要的水资源存储形式，不仅是人类社会生产生活用水的主要来源，而且是重要的自然生态系统要素，具有极其重要的社会经济价值和生态服务功能。受降水补给、蒸发下渗，以及人类用水等多要素的综合影响，陆表水面积在短时间内具有显著的波动特征。准确获取陆表水面积及分布信息，对于水资源开发管理、生态系统研究等领域具有重要的现实意义和科学价值。

卫星遥感技术在获取陆表水分布信息方面具有显著优势，得到了广泛应用。但是，目前提取陆表水的技术方法尚存在一些缺陷。一般认为通过光学卫星影像构建的改进归一化差异水体指数(Modified Normalized Difference Water Index，MNDWI)能够准确识别陆表水，但是受云雾遮挡的影响，尤其是在多雨地区，光学卫星难以获取陆表信息，从而暴露了光学遥感方法的弊端。Sentinel-1微波卫星影像容易受到船舶的干扰而引起成像异常，造成船舶周边一定范围内的陆表水信息表现为非陆表水的特性，从而增加了异常区域陆表水识别的难度。

发明内容

针对上述微波影像受船舶干扰引起的成像异常，造成陆表水识别率低的技术问题，本发明提出了一种基于Sentinel-1微波卫星影像的陆表水自动识别方法，以不受云雨天气影响的Sentinel-1微波卫星影像为数据，通过构建陆表水识别模型实现陆表水的高效识别，提高了陆表水的识别精度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于Sentinel-1微波卫星影像的陆表水自动识别方法，其步骤如下：

S1、利用Sentinel-1微波卫星和Landsat-8光学卫星分别采集同天成像的N幅Sentinel-1微波卫星影像和Landsat-8光学卫星影像，并利用线性逐步回归法构建Sentinel-1微波卫星影像和改进归一化差异水体指数之间的线性关系函数；

S2、将Sentinel-1微波卫星采集到的影像输入步骤S1中的线性关系函数中获得Sentinel-1陆表水指数图像；

S3、构建SSWI陆表水识别模型，利用SSWI陆表水识别模型对步骤S2中的Sentinel-1陆表水指数图像进行处理，得到陆表水-非陆表水二值图像；

S4、按照步骤S1至步骤S3的方法获取历史数天的陆表水-非陆表水二值图像，并计算陆表水被Sentinel-1微波卫星观测的概率；

S5、将步骤S4中概率大于70％的像元的属性值均设置为1，其余像元的属性值均设置为0，得到正掩膜图像；

S6、利用二次判别模型对步骤S3中得到的陆表水-非陆表水二值图像进行修正，得到修正后的陆表水-非陆表水二值图像；

S7、对步骤S5中的正掩膜图像进行取反运算，得到反掩膜图像，并将反掩膜图像与步骤S3中的陆表水-非陆表水二值图像相乘后再与步骤S6中修正后的陆表水-非陆表水二值图像进行拼接，得到陆表水的空间分布。