1、第 卷 第 期 年 月测绘与空间地理信息 ，收稿日期：作者简介：刘迎波（），男，河北高邑人，工程师，本科学历，主要从事地籍与房产测量和地理信息系统应用开发等方面的工作。面向对象的乌金塘水库水体提取研究分析刘迎波（辽宁省自然资源事务服务中心，辽宁 锦州）摘要：水是生命的源泉，是人类赖以生存和发展不可缺少的最重要的物质资源之一。在人类利用的水资源中，地表水占较大比例，对人类的生产生活具有重要影响，因此，对其进行精确提取具有重要意义。针对传统的遥感数据提取水体方法需要近红外波段、中红外波段等丰富的光谱信息，以及单独考虑光谱信息或者空间信息等问题，本文通过研究分析 卫星影像中水库水体的光谱和空间特征，
2、提出一种基于规则的面向对象信息对乌金塘水库水体进行提取的方法。规则中利用了单波段阈值法、水体指数阈值法和空间面积阈值法。实验结果表明，本文提出的方法较好地去除了山体阴影的影响，并且最终提取水体的精度比较高，该方法能够应用于其他山区面状水体的提取。关键词：面向对象；水体提取；单波段阈值法；水体指数阈值法；空间面积阈值法中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（，）：，：；引 言水是人类赖以生存的重要资源，如果地球上没有水，就没有人类。地表水体的产生与增长、减小与消失与区域气候和生态有关。随着气候的日益变化、城乡居民生活、农业灌溉、工业生产用水的影响，地表水面积呈现逐年下降的趋势，水对人类的意义愈加
3、重要，因此，对其进行监测具有十分重要的意义。伴随着遥感技术的逐步发展，应用其进行水体提取成为新的发展方向。准确、快速地从卫星遥感影像上提取水体目前已成为水资源调查监测、湿地保护、洪涝灾害风险评估等领域的重要技术手段。传统的水体提取研究有单波段阈值法、指数法和监督分类法等。单波段阈值法利用水体与其他地物光谱信息差异来提取水体，但是山体阴影造成的“伪水体”，会影响水体提取精度。水体指数法是通过特征波段间的比值运算，增强了水体与其他地物之间的反差度来识别水体。指数法虽然在一定程度上去除阴影的影响，但是去除结果有限。监督分类依赖于样本好坏以及阴影对其影响仍然不小。本文在总结以上方法缺点的基础上，利用基
4、于规则的面向对象信息对乌金塘水库水体进行提取研究分析。研究区概况乌金塘水库是女儿河上的大型水库，地理位置在葫芦岛市东北部。该水库是以防洪和城市供水为主要功能，同时有发电、灌溉、养鱼等功能的综合性水库。因气象因素导致女儿河流域平均流量整体上呈现减少的趋势，尤其是近几年减少趋势明显。提取方法研究本文研究采用的 遥感影像是从中国科学院计算机网络信息中心的地理空间数据云平台上下载得到，因其具有较好的时序连续性、数据获取免费、全色波段分辨率较高等特点，被广泛地应用于耕地、林地、植被和水体等信息的提取。本文选择的数据采集时间是 年 月 日，此时是中国秋分节气，天空中少云，有利于水体提取研究。数据是 月份获
5、得的，年 月实地测量获得矢量数据用于对比验证，由于 月份以后该地区没有降水，没有灌溉需求，其他因素对水体面积的影响忽略不计，所以用获得实测数据去验证遥感数据提取结果的精度。对遥感图像进行预处理，包括几何校正、大气校正、滤波去噪、光谱分辨率调整和数据融合。在 数据中选择可见光 个波段进行波段叠加，然后用全色波段图像和它融合形成一个分辨率 的多波谱遥感影像，个波段真彩色显示，和人类观察到的色彩一致，有利于研究。归一化差分水体指数计算公式为：（）（）（）（）（）其中（）、（）分别是绿色波段和近红外波段。由于用、个波段进行真彩色显示的遥感数据比较常见，本文用红色波段替换近红外波段，水体指数计算公式为：
6、（）（）（）（）（）其中（）、（）分别是绿色波段和红色波段。图像分割采用边缘检测算法，阈值设置为，图像合并采用 算法，阈值设置为。从图 中可以看出水库的水体很好地被分割出来了。建立 个规则提取水体，红色波段光谱范围是 ，根据图，以及目视提取比较，红图 图像分割合并结果 图 不同地物的反射光谱特征 色波段光谱均值小于，大于 ，面积大于 ，红色波段提取结果、水体指数提取结果、面积提取结果分别如图 至图 所示。图 红色波段提取结果 图 水体指数提取结果 第 期刘迎波：面向对象的乌金塘水库水体提取研究分析图 面积提取结果 以实测数据为真值，利用公式（）、公式（）和公式（）计算漏分误差、错分误差和分类精
7、度，得到结果见表。漏分误差没有提取出来的真实目标数真实目标数（）错分误差提取的非水体目标数真实目标数（）分类精度提取出的水体目标数真实目标数（）表 提取结果 提取方法漏分误差（）错分误差（）分类精度（）面向对象信息提取相比以往的常用方法，水体的识别分类精度高达，而错分率仅为，明显提高了水体提取精度。同时由于实测点位数量密集度不够，从遥感图像中目视解译可以看出，基于规则的面向对象信息对乌金塘水库水体进行遥感提取的结果有的地方比实测形成水体面域精度还要高。结束语针对以往的遥感影像提取水体方法很少同时考虑到光谱和空间信息，本文利用 个光谱信息和空间面积信息较好地提取了乌金塘水库的水体，其中利用了单波
8、段阈值法、水体指数阈值法和空间面积阈值法，较好地去除了山体阴影的影响。实验中只有 个波段数据（、），不能用于计算传统的归一化差分水体指数，利用其计算水体指数是一种创新。但是，在实验中还是存在少量的错分漏分现象，因此，下一步的工作重点是如何减少错分和漏分率，引入 等非遥感数据，以获得更高的准确率。参考文献：朱长明，骆剑承，沈占锋，等 辅助下的河道细小线性水体自适应迭代提取测绘学报，（）：何海清，杜敬，陈婷，等结合水体指数与卷积神经网络的遥感水体提取遥感信息，（）：，（）：洪亮，黄雅君，杨昆，等复杂环境下高分二号遥感影像的城市地表水体提取遥感学报，（）：张伟，赵理君，郑柯，等一种改进光谱角匹配的水
9、体信息提取方法测绘通报，（）：和海霞，黄河，汤童基于环境减灾卫星的鄱阳湖枯期水域提取方法人民长江，（）：王瑾杰，丁建丽，张成，等基于 卫星影像的改进 水体提取方法国土资源遥感，（）：李爱国，胡圣武基于直觉模糊集多属性决策的空间数据质量评价的研究测绘通报，（）：赵理君，唐娉，等一种利用多时相 影像的快速水体提取方法遥感信息，（）：胡晓，明安远，李士玉，等基于 影像的兖州矿区耕地与水域时空变化及驱动力分析矿山测量，（）：冯硕小凌河乌金塘水库生态调度方案研究中国水能及电气化，（）：杜挺 遥感影像融合算法比较及其土地利用分类适应性分析西安：西北大学，编辑：刘莉鑫（上接第 页）郭程亮现代测绘在地下管线测
10、量中的应用城市勘测，（）：王建 技术在大型桥梁测量控制中的运用分析城市道桥与防洪，（）：庞子龙测绘工程中 技术的应用实践及细节问题分析建筑工程技术与设计，（）：罗文生，倪津，施昆，等 在 高程拟合中的应用研究测绘与空间地理信息，（）：，李征航，龚晓颖，刘万科导航卫星自主定轨中潮汐摄动影响分析大地测量与地球动力学，（）：王江林神经网络在 精密星历数据拟合中的应用北京测绘，（）：刘斌，郭际明，史俊波，等利用 模型与地形改正进行 高程拟合武汉大学学报（信息科学版），（）：吕建伟，张志华，张新秀，等二次曲面与最小二乘配置的组合模型在 高程异常拟合中的应用 测绘通报，（）：，刘阳基于多层前向小世界网络的层间结构优化及其网络修剪算法的研究长春：吉林大学，编辑：刘莉鑫 测绘与空间地理信息 年
