现代遥感技术在矿区地表沉降中的应用.pdf

第 4 0卷 第 2 3期 2 0 1 4年 8月 山 西 建 筑 S HANXI AR CHI T E C T URE Vo 1 ． 4 0 No ． 2 3 Au g ． 2 0 1 4 2 43 文章编号 1 0 0 9 6 8 2 5 2 0 1 4 2 3 0 2 4 3 ． 0 2 基 于 L a n d s a t 8卫星 O L I 的 水 体 信 息 提 取 研 究 张风霖李婧琳缑变彩 臧 园 武汉科技大学城市学院 ， 湖北 武汉4 3 0 0 8 3 摘要 选取 L a n d s a t 8卫星 O L I 的武汉地区部分遥感影像， 采用基于阈值的单波段法、 谱间关系法、 基于阈值的指数法提取水体影 像， 结果表明 单波段阈值法的水体提取可以达到 8 9 ． 4 4 ％ ； 谱间关系法提取出的水体含有较多的建筑物信息 ， 错分像元较多； 基于 阈值的指数法中MN D WI 精度最高， 可作为 L a n d s a t 8卫星提取水体的重要方法。 关键词 L a n d s a t 8 ， 遥感， 水体提取 中图分类号 P 2 3 7 文献标 识码 A 美国自 1 9 7 2年 7月2 3日以来， 共发射 8颗 L a n d s a t 陆地资源 系列卫星 第 6颗发射失败 。目前 L a n d s a t l - 7已相继失效， 对地 球提供了长达 4 O多年的资源管理、 城市规划、 生态环境、 防灾减 灾等方面的高质量可靠的数据 ， 在全球的陆地资源观测领域发挥 着不可替代的作用。2 0 1 3年 2月， L a n d s a t 8卫星在美国加州发 射， 经 1 0 0 d测试运行成功后 ， 开始向地面提供遥感影像 ， 是 目前 唯一一颗在轨运行的 L a n d s a t 系列卫星， 性能各方面相对于之前 都有了很大提高， 将继续完成人类长期观测陆地表面状态及其变 化监测， 成为最有效的遥感技术手段之一。 水体占据地球表面7 0 ％的陆地表面 ， 成为遥感影像的重要研 究对象。L a n d s a t 8卫星发射以来 ， 国内外学者对水体信息提取研 究较少。选取 L a n d s a t 8卫星的武汉地区部分影像， 利用E N V I 5 ． 0 ， A r c g i s l 0， 用各种方法进行了水体影像信息提取研究。 1 研究区概况及数据源 武汉是世界各大城市中人均拥有水量较多的城市 ， 选其主城 区遥感数据为研究对象 ， 包含主城区的沙湖、 东湖、 严西湖、 南湖、 野芷湖以及长江的一部分， 是典型含有水体的代表性城市。选取 L a n d s a t 8的 O L I 卫星数据， 轨道号 1 2 3 9 ， 获取时间 2 0 1 3年9月 1 7 H， G M T时刻为 0 2 l 8 5 6 ， 范围2 6 3 7 0 m 坞8 1 0 m， 影像质量良 好 ， 云量为 0 ． 1 1 ％。从中国科学院计算机网络信息中心科学 数据中心下载图像 ， 产品为 L e v e l l T级别， 经过了系统辐射校正、 析， 证明了D ． I n S A R技术在地表沉降研究中应用的可行性。 2 通过应用 M a t l a b 将沉降结果提取出来后， 选择主断面的数 据进行研究， 所得结果与一般水准观测数据一致， 证明了结果的 正确性。该研究对利用 D ． I n S A R对城市及矿区地表沉降监测具 有一 定的指导意义。 地面控制点几何校正、 D E M 的地形校正， 一般情况下可以直接使 用而不需要几何校正。本研究区域影像经过辐射校正和 Ha s s h 大气校正， 图 1为经过大气校正的研究 区假彩色合成遥感影 像图。 2研究方法 2 ． 1 基于阈值的单波段法 水体在近红外和短波红外两个波段大部分能量被吸收， 容易 与其他地物区分开来。利用这一特点， 选定一定的阈值反复试验 提取水体。国内外很多学者发现阈值较难选取， 阈值过大， 影像 提取结果中会包含较多的其他地物， 阈值较小， 又会漏提水体⋯。 研究选用 L a n d s a t 8的 O H 的第 6波段 ， 即短波红外波段 S WI R 1 ， 阈值 选取为 2 9 0， 并对提取结果进行图像二值化处 理， 结果见 图 2 。选取 阈值过程 中发现 O L I的 S WI R l范 围为 1 ． 5 7 p , m～1 ． 6 5 I x m， 较 之 L a n d s a t 7的 E T M的短波 红外 范 围 1 ． 5 5 m一1 ． 7 5 p , m， 波段范围进行了收窄。另外， 由于 O H 的辐 射分辨率为 1 2 b i t ， 较之 L a n d s a t 7的 E T M8 b i t ， 有 了很大的提 高， 使得影像波谱曲线更加接近于实物反射率 ， 水体在直方图上 会有一个很窄的陡峭的峰值， 很容易与其他地物区分开来， 阈值 选取也相对简单。 2 ． 2谱 间关 系法 周成虎等人通过分析 E T M影像的特点， 提出水体具有独特 e n c e a n d R e m o t e S e n s i n g S y mp o s i u m I G A R S S 2 0 1 0 ， 2 0 1 0 1 5 41 1 54 4． [ 3 ] G e D a q i n g ， Wa n g Y an， Z h ang L i n g ． L a r g e s c a l e l a n d s u b s i d e n c e m o n i t o ri n g w i t h a r e d u c e d s e t o f S A R i ma g e s [ C] ． I E E E I n t e r - n a t i o n al G e o s e i e n c e and R e mo t e S e n s i n g S y m p o s i u m I G A R S S 参考文献 2 0 0 9 2 0 0 9 5 5 8 - 5 6 1 ． [ 1 ] 张继贤， 杨明辉 ， 黄国满． 机载合成孔径雷达技术在地形测 [ 4 ] 王超 ， 张红， 刘 智． 星载合成孔径雷达干涉测量[ M] ． 绘中的应用及其进展[ J ] ． 测绘科学， 2 0 1 0 ， 2 9 6 2 4 - 2 7 ． 北京 科学出版社， 2 0 0 2 ． [ 2 ] X i a Y e ， K a u f m a n n ， He r ma n n ． H i【g h r e s o l u t i o n D ． I N S A R m e s s 一 [ 5 ] 范宏东． I n S A R若干关键算法及其在地表沉降监测中的应 u r e m e n t f o r l a n d s u b s i d e n c e[ c] ． I E E E I n r n m i o n a l G e o s c i ． 用研究[ D] ． 北京 中国矿业大学博士学位论文， 2 0 1 0 ． Ap p l i c a t i o n o f mo d e r n r e mo t e s e n s i n g t e c h n o l o g y i n mi n i n g s ur f a c e s u bs i d e n c e NI U Hal - pe ng J i a n g s u F u n d a m e n t a l G e o g r a p h i c I n f o r m a t i o n C e n t e r ， N a n fi n g 2 1 0 0 1 3 ，C h i n a Ab s t r a c t r I } I e a r t i c l e a c q u i r e s Xu z h o u mi n i n g s u r f a c e s u b s i d e n c e d a t a b y a p p l y i n g D I n S AR t e c h n o l o g y，c o mp a r e s mo n i t o rin g r e s u l t s i n v a r i o u s p e ri o d s ，p r o v e s D ． I n S AR r e s u l t c o r r e c t ，w h i c h h a s c e r t a i n g u i d i n g me a n i n g f o r u r b a n a n d mi n i n g s u r f a c e s u b s i d e n c e mo n i t o ri n g ． Ke y wo r d sd e e p mi n i n g，mi n i n g s u b s i d e n c e，D- I n S AR，p a r a me t e r 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 5 - 3 0 作者简介 张风霖 1 9 8 6 ． ， 女 ， 助教； 李婧琳 1 9 8 4 ， 女， 助教； 缑变彩 1 9 8 6 一 ， 女， 助教； 臧园 1 9 8 2 - ， 女， 助教