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基于GF-3全极化SAR影像的水域提取与监测分析

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地理空间信息 2023年第6期21卷 53-57页

作者：徐广东胡兆国高升姬晴川王铭远张永三中国冶金地质总局山东正元地质勘查院山东济南250014

GF-3作为我国首颗高分辨率C波段雷达卫星,能够及时获取高质量的高分辨率遥感影像数据,为充分发掘GF-3全极化SAR影像数据在水域变化分析和应急监测评估中的应用潜力,以龙湖水域为例,基于GF-3全极化影像数据,开展水体面向对象分类、叠置... 详细信息

GF-3作为我国首颗高分辨率C波段雷达卫星,能够及时获取高质量的高分辨率遥感影像数据,为充分发掘GF-3全极化SAR影像数据在水域变化分析和应急监测评估中的应用潜力,以龙湖水域为例,基于GF-3全极化影像数据,开展水体面向对象分类、叠置分析等关键问题研究,并提出了一种基于GF-3全极化SAR数据的水域提取与变化检测的方法。结果表明,提出的方法在波浪较大和泥沙混杂的水域表现出良好的适应性,能够做到正确的判识和保留,最终成功获取了两期空间分辨率为8 m的水域分布图,可为进一步推动相关研究及后续应用提供借鉴和参考。

关键词：高分三号水域提取全极化Freeman-Durden分解面向对象分类叠置分析变化检测

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基于机载激光雷达数据的海岸带水域提取方法

遥感技术与应用 2018年第1期33卷 136-142页

作者：梁茜茜张汉德孙根云王鹏中国石油大学(华东)地球科学与技术学院测绘系山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中国海监北海航空支队山东青岛266061

利用遥感影像提取海岸带地区水域点,容易受不同水域特征差异较大的影响。针对这一问题,考虑到机载激光雷达数据能够提供高程、强度、密度等信息,提出综合利用水域激光脚点的密度、高程、强度特征提取水域点的方法。首先利用局部水域点... 详细信息

利用遥感影像提取海岸带地区水域点,容易受不同水域特征差异较大的影响。针对这一问题,考虑到机载激光雷达数据能够提供高程、强度、密度等信息,提出综合利用水域激光脚点的密度、高程、强度特征提取水域点的方法。首先利用局部水域点的密度特征得到初始水域点,然后用高程和强度特征进行约束,得到可靠水域点,并构建水域高程趋势面;进而利用点云相对于水域高程趋势面的相对高程提取出所有水域点。实验结果显示,利用该方法区分海岸带水域点精度达到了91%以上,能够快速提取较大范围的海岸带区域内的水域点。

关键词：机载激光雷达(LiDAR) 水域提取点云特征分析

基于金字塔影像分割的水域提取在海岛礁空中三角测量中的应用

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测绘通报 2014年第12期 70-73页

作者：张彦峰艾海滨杜全叶张力中国测绘科学研究院北京100830

在自动空中三角测量中,从水域提取的连接点稳健性差,不能用于平差计算而要予以剔除。海岛礁影像包含大面积的水域,而平差算法本身一般无法完全剔除落水点,如果进行人工编辑则工作量太大。因此本文提出一种基于金字塔影像分割的水域提取... 详细信息

在自动空中三角测量中,从水域提取的连接点稳健性差,不能用于平差计算而要予以剔除。海岛礁影像包含大面积的水域,而平差算法本身一般无法完全剔除落水点,如果进行人工编辑则工作量太大。因此本文提出一种基于金字塔影像分割的水域提取算法,首先对海岛礁影像进行分割,然后通过一种基于直方图的自适应阈值的二值化方法提取出水域,进而剔除落水的特征点,最终实现了海岛礁测图中的高精度自动空中三角测量,提高了生产效率。

关键词：海岛礁空中三角测量影像分割水域提取

基于星载SAR图像的大型湖泊水域提取技术与变化监测研究

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基于星载SAR图像的大型湖泊水域提取技术与变化监测研究

作者：牛世林河南大学

学位级别：硕士

大型内陆淡水湖是地球水资源的重要组成部分,在地球的水文和生物化学循环中扮演着重要的角色。因此,有效地监测大型湖泊水域,获取动态变化信息,具有重要意义,也是实现人与自然和谐共生、构建社会主义生态文明的一个重要环节。随着遥感... 详细信息

大型内陆淡水湖是地球水资源的重要组成部分,在地球的水文和生物化学循环中扮演着重要的角色。因此,有效地监测大型湖泊水域,获取动态变化信息,具有重要意义,也是实现人与自然和谐共生、构建社会主义生态文明的一个重要环节。随着遥感技术的快速发展,利用卫星遥感,可快速高效地获取大型湖泊水域的观测影像,能够为农田灌溉、区域水资源管理提供实时的数据支撑和指导建议,还可对洪涝灾害提供预报和预警。其中,星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种装载于卫星平台的主动式微波成像传感器,可不受云、雨、雾的影响,拥有全天时、全天候的对地成像能力。因此,基于星载SAR图像开展大型湖泊的水域提取与监测研究具有重要意义。发展至今,许多学者已对SAR图像水域提取技术进行了研究,并基于不同技术手段提出了许多方法,如阈值法、聚类法、主动轮廓模型(Active Contour Model,ACM)法等。然而,传统方法通常并未考虑SAR图像相干斑噪声的干扰和大型湖泊周边复杂地形对提取精度的影响。同时,SAR图像尺寸较大,导致水域提取效率较低;覆盖大型水域的SAR图像分辨率往往较低,导致水域提取精度受限。针对上述问题,本文面向实际应用需求,结合已有算法,提出了两种改进的水域提取方法,分别实现了在像素级和亚像素级尺度下的高精度水域轮廓信息获取,并基于实测星载SAR图像,对提出的所有方法进行了验证。然后,采用本文提出的水域提取方法,以我国五个典型的大型湖泊(丹江口水库、鄱阳湖、洞庭湖、洪泽湖、高邮湖)为研究对象,基于Sentinel-1A/B卫星星座获取的时间序列数据,开展水域信息提取的应用,分析水域面积及其分布随季节的变化特点和趋势,从而实现大型湖泊水域的动态变化监测。本文主要研究内容及创新性工作可总结为以下三个方面:(1)基于传统像素级尺度的SAR图像水域分割方法,提出了一种基于局部分块ACM(Strategy of Division in Local Regions based ACM,SDLR-ACM)的大型湖泊水域提取方法。该方法主要包含三个步骤:首先,基于聚类算法和形态学滤波等操作,实现SAR图像中的水域粗分割;然后,以粗分割水域轮廓线为中心线,建立包含真实水域边界的带状区域,根据本文提出的局部分块策略(Strategy of Division in Local Regions,SDLR),将带状区域划分为多个较小的SAR图像块;最后,在各个小图像块中,基于非局部相干斑滤波算法和ACM算法,实现SAR图像中的水域精分割。本文所提SDLR-ACM水域提取方法将滤波和图像精分割等耗时的操作转移至仅包含目标区域的小图像块中进行,大大减少了算法的运算量。同时,改进了ACM算法易受初始轮廓影响的缺点,保证了局部细节分割结果的准确性。在SDLR-ACM方法的性能评估中,准确率均超过97%,平均轮廓偏移距离均小于0.7个像素,且平均运行时间远少于传统方法。因此,SDLR-ACM方法在保证提取精度的同时,大幅提高了整体处理效率。(2)为了克服中低分辨率SAR图像对水域分割结果精度的限制,本文融合超分辨率重建技术和传统像素级水域提取方法的优势,提出了可在亚像素级尺度下进行水域提取的方法。该项研究具体包含两部分内容。首先,基于卷积神经网络模型和残差模型,提出了一种基于轻量级浅层残差卷积神经网络的SAR图像超分辨率重建模型(Lightweight Resnet based Super-resolution Restoration for SAR,LRSR-SAR),并采用实测SAR图像开展实验验证,结果表明LRSR-SAR模型对SAR图像具有较好的超分辨率重建性能。然后,将LRSR-SAR模型和SDLR-ACM方法进行整合,提出了基于局部超分辨率重建的亚像素级水域提取方法。该方法采用LRSR-SAR模型对经过滤波后的目标区域图像块进行超分辨率重建,实现了在亚像素级尺度上开展精分割的目的。实验结果表明,引入LRSR-SAR模型后,准确率均超过99%,平均轮廓偏移距离均小于0.2个像素,水域提取结果的精度得到了显著地提升。(3)面向大型湖泊水域提取的实际应用需求,基于本文提出的水域提取方法,实现了利用时间序列星载SAR图像对湖泊水域的动态监测,并结合丹江口水库2017年部分时间序列数据和同步实测水位数据验证了该方法的有效性。然后,将该方法推广应用至其他大型湖泊,已应用对象包括丹江口水库、鄱阳湖、洞庭湖、洪泽湖、高邮湖共五个大型湖泊,共计145景SAR图像。最后,根据水域提取结果,统计了各大湖泊水域随季节的变化情况。监测结果显示,鄱阳湖和洞庭湖全年水域面积和水域分布随季节变化较大,丰水期出现在夏季,枯水期出现在冬季;洪泽湖、高邮湖和丹江口水库全年水域面

关键词：合成孔径雷达水域提取局部分块策略超分辨率重建水域动态监测

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基于TM影像的水域提取方法研究

地下水 2011年第5期33卷 166-167页

作者：张哲刘云鹤西北大学城市与环境学院陕西西安710127

在分析洞庭湖ETM+影像中各种地物光谱特征的基础上,找出水体与其它地物之间的光谱值差异,并用单波段阈值法和多波段增强图阈值法进行水体信息提取,分析了两者优缺点,并提出水域综合提取法,即综合利用单波段TM5和多波段谱间关系(NDW I法... 详细信息

在分析洞庭湖ETM+影像中各种地物光谱特征的基础上,找出水体与其它地物之间的光谱值差异,并用单波段阈值法和多波段增强图阈值法进行水体信息提取,分析了两者优缺点,并提出水域综合提取法,即综合利用单波段TM5和多波段谱间关系(NDW I法)建立起适合于研究区水域的水体提取方法。

关键词：水域提取 TM影像洞庭湖

基于MODIS数据的百色水利枢纽水库水域提取研究

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广西科学 2007年第4期14卷 426-429页

作者：黄开顺黄世精梁建德广西大学林学院广西南宁53000 广西百色电力有限责任公司广西百色533000

利用2006年11月4日的美国EOS-MODIS/TERRA卫星的MODIS遥感数据,采用图像差值运算和阈值法提取百色水利枢纽水库蓄水后的水域范围,统计像元数计算水域面积。结果表明,在差值图像上,水域具有较高的灰度值,表现为灰白色或白色,而陆地具有... 详细信息

利用2006年11月4日的美国EOS-MODIS/TERRA卫星的MODIS遥感数据,采用图像差值运算和阈值法提取百色水利枢纽水库蓄水后的水域范围,统计像元数计算水域面积。结果表明,在差值图像上,水域具有较高的灰度值,表现为灰白色或白色,而陆地具有较低的灰度值,表现为灰黑色到黑色的过渡变化,水陆边界较为清晰,可以用于水域的目视判别和阈值的选定;提取出的百色水利枢纽库区水域呈树枝状分布,蓄水后形成一个大型人造湖泊,湖泊内形成多个岛屿,提取出的水域面积为167.875km2;受MODIS空间分辨率的限制,对于实际较细小的线状水域,提取出来的结果出现不连续现象。

关键词：水域提取水体遥感 MODIS

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水域提取

中国水运（下半月） 2013年第1期13卷 117-117,218页

作者：李学先潘洪军王广伟亓常松浙江海洋学院数理与信息学院浙江舟山316000

文中在分析岙山UTM遥感影像中地物的光谱特征的基础上,找出养殖区与其它地物之间的光谱值差异,运用植被指数和归一化水体指数作进一步的分析提取出养殖区区域。并运用数学形态学的有关知识,对提取出的养殖区进行优化提取,从而实现了养... 详细信息

文中在分析岙山UTM遥感影像中地物的光谱特征的基础上,找出养殖区与其它地物之间的光谱值差异,运用植被指数和归一化水体指数作进一步的分析提取出养殖区区域。并运用数学形态学的有关知识,对提取出的养殖区进行优化提取,从而实现了养殖区的人工智能提取。

关键词：遥感影像数学形态学水域提取

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母亲河复苏行动河湖遥感监测分析

中国水利 2024年第13期 11-16页

作者：王世岩杜飞姜志孙龙巴艺博王旭王倩倩李博勤肖梓俊中国水利水电科学研究院北京100038 水利部信息中心北京100053

遥感监测技术弥补了传统监测手段的不足,为母亲河复苏行动实施与监管提供了强有力的技术支撑。纳入水利部《母亲河复苏行动河湖名单(2022—2025年)》的有79条河流、9个湖泊,共88条(个)河湖。对比分析母亲河复苏行动实施前(2021年4月)和... 详细信息

遥感监测技术弥补了传统监测手段的不足,为母亲河复苏行动实施与监管提供了强有力的技术支撑。纳入水利部《母亲河复苏行动河湖名单(2022—2025年)》的有79条河流、9个湖泊,共88条(个)河湖。对比分析母亲河复苏行动实施前(2021年4月)和母亲河复苏行动实施后(2024年4月)的遥感监测影像,结果表明:全线有水河流从27条增至48条;存在断流的河流从52条、断流河长1339 km减少至31条、断流河长582 km;9个湖泊水面面积从390 km^(2)增加至417 km^(2)。总体分析,88条(个)河湖复苏行动后总有水河长9379 km、水面面积1348 km^(2),较复苏行动前同期分别增加756 km、211 km^(2)。在分析遥感监测数据基础上,提出以遥感监测推动母亲河复苏行动的建议。

关键词：母亲河复苏监测指标遥感监测水域提取

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基于国产PIE-Engine和AI Earth遥感云平台的三种水域信息提取方法对比研究

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