【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于区域水体动态监测，特别涉及一种集合多星观测的区域水体动态监测方法。
技术介绍
1、卫星遥感是对地观测的重要技术手段，为区域水体的动态变化监测提供了重要技术手段。现有的基于卫星遥感的水体监测方法主要包括：目视解译、波段运算法、图像分类法等。目视解译方法需结合区域内的解译标志进行目视判读。目视解译过程费时费力，可移植性差，难以应用于区域大范围水体动态监测应用。波段运算方法主要包括单波段阈值法、谱间关系法和水体指数法。单波段阈值法主要依据单一波段，设定经验阈值来区分水体与其他地物。谱间关系法是通过地物不同光谱的组合计算来提取水体的方法，由于不同传感器需确定不同的计算法方法，谱间关系法普适性较差，实际操作和应用受到限制。水体指数方法依据水体光谱曲线特征，通过波段计算来增强水体，模型方法具有一定物理基础，但仍然需要确定阈值来实现水体的提取。图像分类方法包括监督分类和非监督分类方法，监督分类方法需要人工选择样本，业务化应用较差。非监督分类方法虽然无需人工选择样本，但需要对分类结果进行大量分析及后处理才能获得所需的分类信息。基于雷达的水体提取方法主要依赖于水体的后向散射系数低于其他地物这一特性，设定阈值进行水体提取。
2、目前，基于卫星遥感的区域水体动态监测仍然具有较大的不确定性，特别是实现区域连续动态的水体动态监测仍然面临挑战：首先，由于光学遥感数据容易受到云、雾等因素的影响，难以实现区域水体的连续动态监测。其次，基于雷达的水体动态监测方法受到山地和地形变化的影响，依赖于阈值法的水体提取方法存在明显的水体误判情况。
技术实现思路
1、为了克服现有技术针对大范围内陆地表水体提取和动态监测的问题，本专利技术提出了一种集合多星观测的区域水体动态监测方法，可以有效地实现多源卫星的水体数据的融合，实现区域水体的高时空分辨率制图，为水资源管理、旱情检测、洪涝灾害防控等应用领域的需求提供支撑。
2、本专利技术的目的是这样实现的：
3、一种集合多星观测的区域水体动态监测方法，所述方法包括以下步骤：
4、步骤1，卫星遥感数据选择：
5、本方法使用现有的不同重访周期和分辨率的光学卫星影像组合进行光学遥感水体提取，具体包括：
6、低分辨率光学卫星数据(空间分辨率大于100m)，包括terra/modis和aqua/modis的地表反射率产品数据；
7、中分辨率光学卫星数据(空间分辨率介于10到100m)，landsat 8或landsat 9地表反射率产品数据，以及sentinel-2的地表反射率产品数据；
8、中分辨率雷达卫星数据(空间分辨率介于10到100m)，sentinel-1的雷达卫星图像；
9、步骤2，低分辨率光学影像水体提取：
10、利用terra/modis和aqua/modis的地表反射率产品数据进行水体提取，具体包括：
11、s21，使用根据地表反射率产品数据的质量信息、对terra/modis和aqua/modis的地表反射率产品数据进行云掩模，剔除云覆盖对水体提取的影响；
12、s22，基于图像变化和多波段阈值分割的水体提取方法对步骤s21处理后的地表反射率产品数据进行水体提取：首先，将短波红外、近红外和红色波段组合的rgb图像使用彩色转换为hsv颜色空间；然后，在色调和饱和度空间中使用多波段阈值进行水体提取；
13、s23，将提取的水体数据重采样为30米分辨率，记为swm，即从低分辨率光学影像提取的水体；
14、步骤3，中分辨率光学影像水体提取：
15、s31，根据地表反射率质量信息对landsat 8/9和sentinel-2的地表反射率产品数据进行云掩模，剔除云覆盖对水体提取的影响；
16、s32，使用改进的水体指数mndwi，以及两种植被指数evi和ndvi结合，对landsat8/9和sentinel-2的地表反射率产品数据进行水体监测，分别标记为swfout，l8/9和swfout，s2；
17、s33，将sentinel-2产生的地表水重新采样，使其与swfout，l8/9分辨率保持一致；
18、s34，采用距离最近河网的相对高程差和历史最大水体进行伪水体的剔除，最终从landsat 8/9和sentinel-2提取的地表水体分别记为swf,l8/9和swf,s2；
19、步骤4，光学水体提取、缺失水体插补：
20、结合历史水体频率数据对缺失水体进行插补，具体方法为：
21、s41，融合多源光学水体提取数据，获得当前的水体提取范围：
22、swopt＝swf,l8/9∪swf,s2∪swm
23、式中，swf,l8/9和swf,s2分别为从landsat 8/9和sentinel-2提取的地表水体，swm为从低分辨率光学影像提取的水体，swopt为当前光学数据提取的水体范围；
24、s42，结合历史水体数据产品获得月度历史同期水体出现频率：
25、
26、式中，swfm表示指定月份m区域水体的出现频率，swy,m为历史y年同期月份的地表水体数据，n为jrc gsw中的年数；
27、s43，结合阈值法和月度历史同期水体出现频率获取缺失区域水体：
28、yuzhi＝swfm∩swopt
29、swopt,q＝swfm≥yuzhi
30、式中，yuzhi为频率阈值，swopt,q为基于水体出现频率的缺失水体区域；
31、步骤5，雷达水体提取：
32、采用历史光学水体频率数据和光学水体提取结果辅助开展雷达水体提取，具体方法为：
33、s51，利用历史光学水体频率数据构建逐月水体出现最大范围；
34、s52，利用光学水体数据提取结果对历史同期最大水体范围进行更新；
35、s53，将研究区域划分为由若干网格组成的子区域，并根据网格网络将合成孔径雷达图像划分为子图像，使用分区阈值法进行雷达水体提取，获得雷达水体提取结果swsar；
36、步骤6，多源水体提取结果融合：
37、s61，将来自landsat 8/9和sentinel-2的中分辨率水体提取结果融合：
38、swf，opt＝(swf，l8/9∪swf，s2)
39、s62，根据像素质量属性从landsat 8/9和sentinel-2提取云掩模数据；云掩模cl对云的存在进行二元分类，1表示有云，0表示无云；同理，构建无云掩膜clf，通过二进制分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种集合多星观测的区域水体动态监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，S34伪水体的剔除的方法为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5中，雷达水体提取的具体方法为：
【技术特征摘要】
1.一种集合多星观测的区域水体动态监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨永民，李平，赵慧军，王一匡，闫家珲，王凯凯，刘彪，盛海宁，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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