基于EOS/MODIS的水体提取模型及其在洪灾监测中的应用

摘要

防洪减灾信息所包含的水、雨情信息，汛、旱灾情信息，水量、水质信息，水环境信息等都与空间分布有关，因此，空间信息技术在防洪减灾领域发挥着巨大作用。MODIS是当今世界新一代“图谱合一”的光学遥感仪器，它具有中等空间分辨率、高时间分辨率、可免费接收等独特优势，在实时地球观测和灾害监测中有较大的实用价值。但是目前很少有基于MODIS平台进行洪灾监测的研究。本文的目的就在于利用空间信息技术，建立基于MODIS的水体识别（或水体提取）理论模型和方法，并应用在洪灾监测中以检验模型的可行性与有效性。论文从遥感的物理基础和光谱理论基础入手，介绍了遥感信息提取的基本原理，分析了水体在MODIS影像上的表现特征，建立了基于光谱知识的水体提取模型，并进行了实例验证和具体应用。具体而言，本文重点从水体的光谱特性入手，以MODIS遥感影像上大量样本数据为依据，研究水体在MODIS传感器上的反映机理，找出了水体不随时间和空间改变而改变的光谱特征，在此基础上建立了水体提取的初步模型。然后将提取结果图叠加到假彩色合成图上加以验证，发现该模型无法将水体和城市区别开来。为了解决上述问题，我们分别对水体和城市重新采样，分析两者不同的特征，得到了改进模型并进行再验证，结果表明，改进模型完全可以区分水体和城市。最后利用改进模型，通过对鄱阳湖四个不同时相的遥感图像分别进行水体提取，达到了对洪涝灾害的初步监测。本研究利用MODIS遥感数据对洪涝灾害进行监测，可作为水利水电工程规划建设及防洪减灾的决策依据，因而具有较大的应用价值。