基于Landsat ETM+和ALOS PALSAR圖像融合的水體提取研究.pdf

1、在水資源調(diào)查、流域分析、水體變更、海洋監(jiān)測(cè)、水資源開(kāi)發(fā)和利用等與水體密切相關(guān)的研究中，需要全面了解水資源的狀況，而水體提取通常是進(jìn)行這些研究的關(guān)鍵第一步。利用單源遙感數(shù)據(jù)如MSI和SAR提取水體信息，前人已做了不少研究。由于各種遙感平臺(tái)成像原理不同，導(dǎo)致水體在不同遙感平臺(tái)上具有不同的成像特征。此外，水體受自然因素、人為因素的影響，隨時(shí)間變化具有一定的隨機(jī)性，因而使用單一遙感數(shù)據(jù)，即使圖像處理與解譯水平很高，能夠從中獲取的水體信息也是不全

2、面的。因此，有必要設(shè)計(jì)合理的融合方案，將各具特色的多種遙感數(shù)據(jù)融合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)他們?cè)谒w提取上的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，充分發(fā)揮遙感圖像融合技術(shù)在水體提取上的作用。
　　本文以鄂東南某地區(qū)作為研究區(qū)，以多光譜光學(xué)圖像Landsat ETM+和SAR圖像ALOS PALSAR為研究對(duì)象，旨在（1）探究Landsat ETM+和ALOS PALSAR圖像融合在水體提取上的價(jià)值，對(duì)他們?cè)谒w提取上的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)信息進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和分析；（2）分析Landsa

3、t ETM+和ALOS PALSAR以何種形式融合能夠改進(jìn)水體提取結(jié)果，設(shè)計(jì)能夠充分發(fā)揮兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)信息的融合方法?；谏鲜瞿康模疚闹饕ぷ魅缦拢?br>　　第一，對(duì)Landsat ETM+和ALOS PALSAR進(jìn)行了水體提取以及融合前期的預(yù)處理。包括Landsat ETM+的去條帶、去云處理；ALOS PALSAR的輻射校正、地形矯正、地理編碼、斑點(diǎn)抑制處理，以及Landsat ETM+和ALOS PALSAR的配準(zhǔn)操作。

4、　　第二，針對(duì)Landsat ETM+受云以及云陰影干擾的問(wèn)題，提出了一種基于局部系數(shù)的圖像融合去云方法。利用局部系數(shù)可以最大程度地避免“同物異譜，同譜異物”的干擾，精確地定位云以及云陰影區(qū)域。再利用同一地區(qū)云層覆蓋較少或覆蓋位置不同的Landsat ETM+圖像以及無(wú)云的ALOS PALSAR圖像與有云的Landsat ETM+圖像的融合達(dá)到成功去除Landsat ETM+中云以及云陰影的目的。
　　第三，對(duì)Landsat ET

5、M+和ALOS PALSAR圖像分別進(jìn)行了水體提取。重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有的多光譜光學(xué)圖像的單波段閾值、多波段閾值增強(qiáng)等水體提取方法進(jìn)行了驗(yàn)證和比較，并提出了基于PCA變換的水體提取方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法具有較高水體提取精度。分析了Landsat ETM+和ALOS PALSAR圖像在水體提取上的優(yōu)勢(shì)和不足。
　　第四，提出了基于精度比值加權(quán)的Landsat ETM+多時(shí)相圖像融合方法。對(duì)來(lái)自于春夏秋冬四個(gè)季節(jié)的多光譜光學(xué)圖像進(jìn)行了水體提取

6、，分析了各自在提取水體信息上的性能。基于四個(gè)季節(jié)圖像提取水體的精度，設(shè)計(jì)了一種基于精度比值加權(quán)的多時(shí)相圖像融合方法，解決了植被覆蓋區(qū)域水體提取的問(wèn)題以及短期內(nèi)干濕季水體盈虧的問(wèn)題，該方法在本文涉及到的十余種水體提取方案中精度最高。
　　第五，對(duì)Landsat ETM+以及ALOS PALSAR圖像進(jìn)行融合用于水體提取。對(duì)現(xiàn)存的PCA、Brovey、IHS、HPF以及小波變換融合方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和分析，比較了他們?cè)谌诤螸andsa

7、t ETM+以及ALOS PALSAR圖像用于水體提取目標(biāo)上的性能。在充分分析了Landsat ETM+以及ALOS PALSAR圖像各自在提取水體上的特性后，設(shè)計(jì)了一種基于ALOS-ETM+最佳波段組合的融合方案，可以將Landsat ETM+以及ALOS PALSAR圖像在水體提取方面的顯著信息進(jìn)行融合、突出，從而精確地提取水體信息，提高水體提取精度。
　　通過(guò)本文理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出以下結(jié)果：多時(shí)相圖像融合水體提取方法以及