论文部分内容阅读
地表水体信息提取是洪涝监测、旱情变化监测、水资源调查、水环境变化监测的一个重要方面和主要内容。基于卫星遥感技术，可实现其快速、准确的水体面积信息获取，不仅能较好地反映其面积增减的变化，而且能直观地显示其空间分布的动态变化和发展规律，具有其他监测方法不可比拟的优点。合成孔径雷达(SAR)遥感具有全天时、全天候获取地表信息的能力，在地表水体监测中具有独特优势。近年来，随着各种新型SAR传感器如欧空局的ERS-1/2和ENVISAT-ASAR、加拿大的RADARSAT-1/2和意大利的Cosmo-Skymed系列等的相继升空，能够被用于水体信息提取的SAR图像种类越来越多。但由于合成孔径雷达遥感成像机理复杂，如何选择最有效的SAR图像和处理方法来提取地表水体信息，一直是国内外学者研究的热点。针对这一热点问题，本文重点开展了以下几个方面工作: (1)分析了不同雷达参数对水体信息提取的影响。首先对比分析了不同地物在SAR图像上后向散射特征，在此基础上，从波段、入射角和极化方式等3个方面研究了不同雷达参数对水体和非水体的后向散射特征变化的影响。研究结果表明较大入射角的C波段HH和HV双极化SAR图像更有利于水体信息的提取。 (2)针对单极化和多极化SAR数据，分别构建了不同的水体信息提取模型。对于单极化SAR图像，提出了基于图像后向散射特征、逆差矩纹理特征和熵纹理特征的Isodata分类法水的体提取模型;对于多极化SAR图像，提出了基于极化数据的小波融合结果、极化比值和SAR图像的逆差矩纹理特征等3个要素的支持矢量积分类法的水体提取模型。试验结果表明本文提出的水体信息提取模型精度较高，水体提取效果较好。 (3)提出了一种基于DEM生成SAR模拟图的山区影像阴影去除方法。由于SAR为斜距成像，在山区影像有显著的几何形变，严重影响了影像的几何定位和水体信息提取。针对这一问题，探讨了一种山区影像阴影去除方法，即利用DEM数据和SAR图像成像时的卫星轨道与卫星矢量速度等数据，生成SAR数据的模拟图，并基于SAR模拟图提取山体阴影，利用山体阴影图对水体提取结果进行山体阴影剔除。该方法很好地解决了山区水体信息提取中水体与山体阴影混淆的问题，提高了山区水体信息提取的精度。 (4)开发了基于遥感的地表水体信息提取原型系统。基于IDL语言，开发了具有对SAR数据进行读取、显示、预处理、水体信息自动提取以及后处理等功能的地表水体信息提取原型系统。该系统的主要特点是实现了单极化和多极化SAR图像的水体提取模型等。 (5)利用研究成果对2013年鄱阳湖地区水体面积变化进行了动态监测。2013年9月份以来，鄱阳湖遭受了严重的旱情威胁，因此，利用COSMO单极化数据开展了都阳湖区水体面积动态监测，结果表明水体提取的精度较高，监测结果为了解鄱阳湖及其周边地区的旱情状况以及防灾减灾提供了重要的科学依据。