基于多源遥感数据的京津冀地区地表水体提取方法研究

来源 :中国水利水电科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wqiufeng1
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京津冀地区人均水资源量只有全国均值的10%,长期面临水资源不足问题,这已成为制约京津冀协同发展的关键瓶颈。因此,准确了解京津冀地区地表水体空间分布变化动态,对于合理规划水资源量配置,指导京津冀协同发展十分必要。卫星遥感具有宽覆盖、高频次、多尺度的地表参数感知能力,已广泛应用于地表水体的监测研究。但是,针对大区域复杂地理环境的地表水体监测,现有基于卫星遥感提取地表水体的方法,存在适用性差、提取精度低等诸多不足。为了克服这些不足,获取更加准确的地表水体信息,本文针对哨兵1号和哨兵2号等不同卫星遥感数据,分别提出不同的地表水体提取方法,依托Google Earth Engine(GEE)数据获取和处理平台,开展京津冀地区地表水体提取研究,以此为京津冀地区地表水资源管理提供支持。本文主要内容如下:(1)提出了一种基于简单非迭代聚类和随机森林的哨兵1号SAR影像的地表水体提取方法,这种方法以简单非迭代聚类图像分割和随机森林分类为核心,能解决大尺度研究区中复杂地物条件下的地表水体提取问题,同时能够实现高频次、长时间序列的地表水体监测提取;(2)改进了基于HSV颜色空间的光学影像水体提取方法,提出一种适用于哨兵2号光学影像的京津冀地区地表水体提取算法,这种算法以京津冀地区哨兵2号影像的HSV颜色空间为核心,构建特征方程,提取地表水体。经验证,其总体提取精度高于90%,能够实现高精度的地表水体提取;(3)利用基于简单非迭代聚类和随机森林的提取方法,对京津冀地区地表水体进行每月一次的淹没面积监测提取,提取时间为2015年7月至2019年12月,得到全研究区范围内地表水体淹没面积,同时按照年份计算年内月平均淹没面积,以月平均淹没面积表征当年的地表水体规模,所得变化趋势与水资源公报中的数据基本一致;(4)利用基于HSV颜色空间的提取方法,对京津冀地区地表水体进行年内淹没频率提取分析,提取时间为2016年至2019年,计算每年年内水体的出现频率,结果显示京津冀地区短期淹没水体总面积呈减小的趋势,季节淹没水体总面积基本保持稳定,长期淹没水体总面积逐年增加。
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