[发明专利]一种基于多源遥感数据的高寒高海拔地表水体自动识别监测方法

说明书

本发明提供一种基于多源遥感数据的高寒高海拔地表水体自动识别监测方法，属于监测技术领域，可应用于水资源开发潜力及利用途径领域；该技术和方法依托Google Earth Engine(GEE)遥感大数据云计算平台进行，包括Landsat系列等卫星影像数据以及各数据集产品的调用；归一化植被指数(NDVI)，归一化水体指数(NDWI)，改进的归一化水体指数(mNDWI)和增强植被指数(EVI)等指数的运算；以及基于水体频率的地表水体类型区分方法。能够快速精确的监测区域地表水体时空变化过程，从而更加客观反映地表水体变化状况。本发明所提出的数据、指标都可以通过遥感反演的方法实现，并且通过了精度检验，因此所得到的评价结果可以落实到空间，能更精细地监测地表水体变化在空间上的特征。

技术领域

本发明涉及遥感技术应用和水资源开发潜力及利用途径领域，尤其涉及一种基于多源遥感数据的高寒高海拔地表水体自动识别监测方法。

背景技术

传统基于遥感数据的地表水体提取方法无法准确辨别积雪和冰川，且对于高寒、高纬度、高异质背景地区的地表水体的时空变化规律的相关研究很少涉及较长时间序列。

地表水体的动态监测对于科学有效地管理水资源、减少水问题带来的负面影响以及防灾减灾相关政策和决策的制定都能起到至关重要的作用，但由于现有的基于遥感影像提取地表水体的方法在复杂地环境下难以实现较高的自动化程度及提取精确度，特别难以辨别积雪和冰川。此外，过往对于高寒高海拔高异质背景下的地表水体的研究主要采用少数遥感数据和江河水文站实测数据结合指代高寒高海拔地区整个区域的地表水体时空变化特征所得到的结论是不够严谨和完善的，目前长时间序列下高寒高海拔的高原地区的地表水体变化规律还没有得到详尽的测算，并且基于遥感云计算技术的高原地表水体(开放水域、积雪、冰川)时空变化规律的研究较少。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于多源遥感数据的高寒高海拔地表水体自动识别监测方法。该方法基于Google Earth Engine(GEE)遥感大数据云计算平台，可以实现将PB级的卫星影像、地理空间数据集和行星尺度分析功能结合，使得本发明可以使用它来检测地球表层水体面积变化，绘制趋势并定量分析。为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于多源遥感数据的高寒高海拔地表水体自动识别监测方法，包括以下步骤：

S1；通过GEE平台获取研究区域全部Landsat 5/7/8地表反射影像数据，利用Landsat QA波段检测手段对影像数据进行去云、去云阴影等预处理工作，并统计所有影像的云覆盖情况，筛选出云覆盖≤10％的影像，作为高质量影像数据进行下一步处理；

S2；利用高质量影像数据进行NDWI、mNDWI、EVI及NDVI指数的计算，调用所计算的指数数据进行地表水体识别公式：NDWI-0.1,MNDWI0.1,EVI0.1,and MNDWINDVI orMNDWIEVI。得到包含水体在内的同波物质数据集；

S3；利用USGS：GMTED2010数据剔除坡度造成的误差。利用影像拍摄时的太阳方位角、太阳高度剔除山体阴影造成的误差。利用Tsinghua/GAIA，v10数据集剔除城市不透水面造成的误差。利用WHU/CLCD，v01剔除冰/雪造成的误差，得到水像元数据集；

S4；计算区域逐年水体频率，按照分类标准将水像元分为季节性水体和永久性水体；

S5；通过GEE平台获取JRC Yearly Water Classification History,v1.4数据集，将其与计算所得的水体数据进行检查、对比、矫正；

S6；通过GEE平台获取Sentinel-2A卫星影像数据用于精度验证，利用高清卫星影像数据标注样本点，并通过混淆矩阵计算所得水体数据的准确性；