[发明专利]一种基于水体指数的亚像元级水体提取方法

摘要

本发明涉及一种基于水体指数的亚像元级水体提取方法，包括以下步骤：1)水陆混合像元提取；2)水陆端元光谱选取；3)水体丰度估计。与现有技术相比，本发明既能准确提取出影像上以像元级形式存在的水体像元，又能提取出影像上以亚像元形式存在的细小水体信息，从而使得提取结果更加准确。

主权项

1.一种基于水体指数的亚像元级水体提取方法，其特征在于，包括以下步骤：1)水陆混合像元提取；2)水陆端元光谱选取；3)水体丰度估计；所述的2)具体为：利用遥感影像上邻近地物相似性原理，动态选取邻近纯净水体和邻近最优纯净陆地光谱作为水陆混合像元中水体端元和陆地端元的光谱；所述的3)具体为：利用全约束线性混合像元分解的方法对水陆混合像元中水体百分比含量进行估计；以亚像元级细小水体为提取目标，以Landsat OLI多光谱遥感影像为实验数据，对亚像元级水体提取方法展开探索，实现对亚像元级细小水体的准确提取；所述的水陆混合像元提取具体为：在对水陆混合像元进行水体百分数含量进行估计之前，首先要提取出含有水体的混合像元，在像元级水体提取方法中，利用水体指数对遥感影像进行波段计算时，水体和陆地在水体指数值图像直方图统计中会形成两个区分度明显的波峰，两个波峰之间有一段过渡带，在对像元级水体提取时，选取过渡带中心作为水体阈值进行水陆分割，水体指数的原理是根据水体和陆地的光谱特征对水体信息进行增强，同时对陆地信息进行抑制，以此在影像上形成区分度明显的两类像元；对于水体指数值图像直方图统计两个峰值周围的像元，其像元光谱特征明显，为纯净的水体或纯净陆地像元，而在两峰之间过渡带上的像元，由于其像元光谱特征混淆，水体指数难以实现对其进行增强或抑制的效果，通过实验发现，该过渡带像元为水陆混合像元，选择水陆区分性能最好的水体指数MNDWI来进行水陆混合像元的提取；水体丰度估计具体为：在线性混合像元分解模型中，混合像元光谱被认为是由各端元光谱根据端元在混合像元中所占比重线性加权组合而成，在本次亚像元级水体提取研究中，同样将混合像元光谱看作是由水体端元与陆地端元线性组合而成，同时需满足两个约束条件：(1)端元丰度之和为1，(2)端元丰度取值区间为0～1，混合像元分解模型定义如下：ρm＝ρl×fl+ρw×fw+σ              (2)fl+fw＝1                            (3)0≤fw,fl≤1                         (4)其中ρl、ρw和ρm分别表示陆地端元、水体端元以及混合像元的反射率，f1和fw表示陆地端元和水体端元的丰度，σ表示残差，根据公式(2)(3)，水体丰度即为：|σ|＝min＜0.1                   (6)在公式(5)中，ρm为已知量，ρw和ρl根据ρw和ρl根据水陆混合像元提取方法获得，当满足残差σ的一维范数最小且最小值小于0.1时，所求fw为混合像元水体丰度值，若残差σ的一维范数最小但不小于0.1，则令混合像元水体丰度值为0。