本申請涉及水體識別，尤其涉及一種集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法。

背景技術：

1、水是人類生產生活和自然界可持續(xù)發(fā)展不可或缺的重要自然資源，其中，陸表水作為重要淡水資源，常以天然或人工的河流、湖泊、水庫及山塘等形式存在。陸表水體的時空分布信息有助于水資源動態(tài)管理、水生態(tài)治理修復及山洪災害應急監(jiān)測，在氣候變化、水文模擬、水環(huán)境治理等領域具有重要科學價值。因此，高效、準確提取廣域陸表水體意義重大。

2、多源衛(wèi)星遙感的快速發(fā)展為陸表水體信息獲取奠定了堅實基礎，基于遙感水體指數的方法在水體制圖中應用廣泛，其計算簡便，利用水體對太陽輻射的反射、吸收和散射光譜特性，通過波段組合構建指數，結合閾值分割可快速獲取小面積的地表水體信息。

3、然而，利用遙感水體指數的方法在獲取廣域尺度的陸表水體信息時，其所獲取的陸表水體信息不準確。

技術實現思路

1、本申請實施例提供了一種集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，以準確獲取廣域陸表穩(wěn)定水體信息。

2、第一方面，本申請實施例提供了集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，包括：

3、獲取sentinel-1sar遙感數據和sentinel-2光學遙感數據；

4、對所述sentinel-1sar遙感數據進行預處理，以獲得覆蓋全域的月度時序sar遙感影像；

5、對所述sentinel-2光學遙感數據進行預處理，以獲得覆蓋全域的月度中值光學遙感影像；

6、基于所述月度時序sar遙感影像計算sdwi水體指數并去除異常值；

7、以gsw水體產品作為先驗信息，提取全域穩(wěn)定水體樣本；

8、基于所述sdwi水體指數及穩(wěn)定水體樣本，提取穩(wěn)定水體樣本覆蓋區(qū)域的sdwi像素值，并確定sdwi水體分割閾值；

9、基于sdwi水體分割閾值計算月度水體頻率計算；

10、基于所述月度水體頻率計算確定月度初始穩(wěn)定水體；

11、基于月度中值光學遙感影像計算優(yōu)化指數并去除月度初始穩(wěn)定水體中非水體部分；

12、基于月度中值遙感影像，計算mndwi水體指數；

13、將mndwi水體指數與去除非水體部分的月度初始穩(wěn)定水體進行合并集成，并補足水體漏提部分，以獲取最終月度穩(wěn)定水體。

14、在一種可行的實現方式中，所述對所述sentinel-1sar遙感數據進行預處理，以獲得覆蓋全域的月度時序sar遙感影像，包括：

15、對所述sentinel-1sar遙感數據進行地形校正、refined?lee濾波、拼接及裁剪，形成覆蓋全域的月度時序sar影像。

16、在一種可行的實現方式中，所述月度時序sar影像為干涉寬幅模式下地距多視影像(，極化方式為vv極化和vh極化，影像空間分辨率為10m。

17、在一種可行的實現方式中，所述對所述sentinel-2光學遙感數據進行預處理，以獲得覆蓋全域的月度中值光學遙感影像，包括：

18、利用qa60波段對sentinel-2光學遙感數據進行云處理，并通過拼接處理、月度中值合成處理和裁剪處理，形成覆蓋全域的月度中值光學遙感影像。

19、在一種可行的實現方式中，所述sdwi水體分割閾值的計算公式為：

20、sdwi＝ln(10·vv·vh)-8；

21、其中，sdwi表示sdwi水體分割閾值，vv表示vv極化波段，vh表示vh極化波段。

22、在一種可行的實現方式中，所述sdwi水體分割閾值的計算公式為：

23、t＝msdwi-2ssdwi；

24、式中，t表示sdwi水體分割閾值，msdwi表示穩(wěn)定水體樣本點對應區(qū)域sdwi水體指數的均值，ssdwi表示穩(wěn)定水體樣本點對應區(qū)域sdwi水體指數的標準差。

25、在一種可行的實現方式中，所述基于sdwi水體分割閾值計算月度水體頻率計算，包括：

26、當像素的sdwi水體指數大于sdwi水體分割閾值時，該像素標記為水體，據此依次獲取區(qū)域月度時序水體掩膜，在此基礎上計算月度水體頻率值，即每個像元在月度時序上被識別為水體的頻率，具體計算公式為：

27、

28、式中，f表示像元月度時序上被識別為水體的頻率；nwater表示像元被識別為水體的次數，nvalid表示像元的有效觀測次數。

29、在一種可行的實現方式中，將月度水體頻率大于0.3的像素確定為月度初始穩(wěn)定水體；

30、基于月度中值光學遙感影像計算優(yōu)化指數并去除月度初始穩(wěn)定水體中非水體部分，當優(yōu)化指數值大于0時表示非水體，用于去除月度初始穩(wěn)定水體中處于低散射區(qū)部分誤分為水體的像素；

31、優(yōu)化指數計算公式為：

32、

33、式中，oi表示優(yōu)化指數結果，ρswir1表示短波紅外1波段反射率，ρswir2表示短波紅外2波段反射率，ρr表示紅光波段反射率，ρg表示綠光波段反射率。

34、在一種可行的實現方式中，基于月度中值遙感影像，計算mndwi水體指數，當mndwi水體指數值大于0時為水體，

35、mndwi水體指數計算公式為：

36、

37、式中，mndwi表示mndwi水體指數，ρg表示綠光波段反射率,ρswir1表示短波紅外1波段反射率。

38、本申請實施例提供了一種集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，包括：獲取sentinel-1sar遙感數據和sentinel-2光學遙感數據；對sentinel-1sar遙感數據進行預處理，以獲得覆蓋全域的月度時序sar遙感影像；對sentinel-2光學遙感數據進行預處理，以獲得覆蓋全域的月度中值光學遙感影像；基于月度時序sar遙感影像計算sdwi水體指數并去除異常值；獲取全域多個穩(wěn)定水體樣本；基于所述sdwi水體指數及穩(wěn)定水體樣本，提取穩(wěn)定水體樣本覆蓋區(qū)域的sdwi像素值，并確定sdwi水體分割閾值；基于sdwi水體分割閾值計算月度水體頻率計算；基于月度水體頻率計算確定月度初始穩(wěn)定水體；基于月度中值光學遙感影像計算優(yōu)化指數并去除月度初始穩(wěn)定水體中非水體部分；基于月度中值遙感影像，計算mndwi水體指數；將mndwi水體指數與去除非水體部分的月度初始穩(wěn)定水體進行合并集成，并補足水體漏提部分，以獲取最終月度穩(wěn)定水體。

39、該方法聯合主動遙感和被動遙感，能夠克服云雨天氣干擾、對地有效觀測數不足的難題，大幅度弱化了結果中水體邊緣及細小斑塊不完善、城區(qū)水體漏提及低散射區(qū)水體誤分的現象；其次，該方法利用已有遙感水體產品的樣本點作為先驗信息，自動、快速獲取遙感水體指數分割閾值，降低閾值分割的不確定性；另外，該方法還綜合應用多源遙感水體指數，通過時序頻率判斷、分區(qū)集成和結果優(yōu)化集成等方式，提升陸表水體信息提取的穩(wěn)健性。

技術特征：

1.一種集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，其特征在于，所述對所述sentinel-1sar遙感數據進行預處理，以獲得覆蓋全域的月度時序sar遙感影像，包括：

3.根據權利要求2所述的集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，其特征在于，所述月度時序sar影像為干涉寬幅模式下地距多視影像，極化方式為vv極化和vh極化，影像空間分辨率為10m。

4.根據權利要求2所述的集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，其特征在于，所述對所述sentinel-2光學遙感數據進行預處理，以獲得覆蓋全域的月度中值光學遙感影像，包括：

5.根據權利要求1所述的集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，其特征在于，所述sdwi水體指數的計算公式為：

6.根據權利要求1所述的集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，其特征在于，所述sdwi水體分割閾值的計算公式為：

7.根據權利要求1所述的集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，其特征在于，所述基于sdwi水體分割閾值計算月度水體頻率計算，包括：

8.根據權利要求1所述的集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，其特征在于，

9.根據權利要求1所述的集成先驗知識的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，其特征在于，基于月度中值遙感影像，計算mndwi水體指數，當mndwi水體指數值大于0時為水體，

技術總結
本申請?zhí)峁┝思上闰炛R的多模態(tài)遙感影像陸表穩(wěn)定水體提取方法，包括：獲取Sentinel?1SAR遙感數據和Sentinel?2光學遙感數據并分別進行預處理，以獲得覆蓋全域的月度時序SAR遙感影像、覆蓋全域的月度中值光學遙感影像；計算SDWI水體指數并去除異常值；獲取全域多個穩(wěn)定水體樣本；提取穩(wěn)定水體樣本覆蓋區(qū)域的SDWI像素值，并確定SDWI水體分割閾值；基于SDWI水體分割閾值計算月度水體頻率計算；基于月度水體頻率計算確定月度初始穩(wěn)定水體；基于月度中值光學遙感影像計算優(yōu)化指數并去除月度初始穩(wěn)定水體中非水體部分；基于月度中值遙感影像，計算MNDWI水體指數；將MNDWI水體指數與去除非水體部分的月度初始穩(wěn)定水體進行合并集成，并補足水體漏提部分，以獲取最終月度穩(wěn)定水體。

技術研發(fā)人員：張偉,和玉璞,顧南,麥紫君,王潔,齊偉,雷少華,紀仁婧,付靜,黃日超,畢文通,曾禧童
受保護的技術使用者：水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/8