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自然资源遥感  2022, Vol. 34 Issue (2): 80-87    DOI: 10.6046/zrzyyg.2021125
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基于高分六号WFV数据的可可西里湖泊水体识别模型
王仁军(), 李东颖, 刘宝康()
天水师范学院资源与环境工程学院,天水 741000
A water body identification model for lakes in Hoh Xil based on GF-6 WFV satellite data
WANG Renjun(), LI Dongying, LIU Baokang()
College of Resources and Environmental Engineering,Tianshui Normal University,Tianshui 741000,China
全文: PDF(3542 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

探究基于高分六号水体提取模型,能为水体监测提供新的数据源和技术支撑。首先,基于卓乃湖的高分六号WFV数据分析水体与其他地物反射率的差异,从而构建了一种新的水体指数——红边水体指数(read side water index,RSWI); 然后,利用混淆矩阵生成的总体精度和Kappa系数,分别与归一化差异水体指数、改进的阴影水体指数和单波段阈值法进行了对比精度检验; 最后,选取可可西里地区不同类型面积大于100 km2的6个典型湖泊进行普适性分析。结果表明: 与其他方法相比,RSWI和近红外波段构成的决策树模型有效消除了湖底沉积物对水体的影响,更完整地提取浅水区水体,总体精度达93.78%,Kappa系数为0.87; 另外,RSWI水体模型对不同类型的湖泊具有较好的稳定性和普适性。

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王仁军
李东颖
刘宝康
关键词 高分六号可可西里湖泊水体识别模型红边水体指数    
Abstract

Exploration of the water body extraction model based on GF-6 satellite images can provide new data sources and technical support for water body monitoring. First, GF-6 WFV satellite data of Zonag Lake was used to analyze the reflectance difference between water and other ground objects in each band of GF-6 WFV satellite data. Based on this, a novel water index named red side water index (RSWI) was constructed. Then, the overall accuracy and Kappa coefficient generated by the confusion matrix were used to verify RSWI and the other three water extraction models, which include the single-band threshold method, normalized difference water index, and modified shade water index. Finally, six typical lakes with different types of areas larger than 100 km2 in Hoh Xil were selected for analysis of general applicability. The results showed that compared with other methods, the decision tree model composed of RSWI and NIR bands effectively eliminates the influence of lake bottom sediments on water bodies and extracts shallow water bodies more completely, with an overall accuracy of 93.78% and a Kappa coefficient of 0.87. Additionally, it has been found that the stability and general applicability of RSWI are better than those of other water body models with respect to different types of lakes.

Key wordsGF-6    lakes in Hoh Xil    water body identification model    read side water index
收稿日期: 2021-04-23      出版日期: 2022-06-20
ZTFLH:  TP79  
基金资助:甘肃省科技计划资助自然科学基金项目“基于遥感的作物水分胁迫指数干旱监测方法研究”(21JR1RE293);天水市软件科学研究项目“3S技术助力天水市乡村振兴对策研究”(编号: 2021-ZCFGK-4223(2021-ZCFGK-4223)
通讯作者: 刘宝康
作者简介: 王仁军(1998-),男,硕士研究生,主要研究方向为地理信息系统与遥感应用研究。Email: wrj_2021@163.com
引用本文:   
王仁军, 李东颖, 刘宝康. 基于高分六号WFV数据的可可西里湖泊水体识别模型[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(2): 80-87.
WANG Renjun, LI Dongying, LIU Baokang. A water body identification model for lakes in Hoh Xil based on GF-6 WFV satellite data. Remote Sensing for Natural Resources, 2022, 34(2): 80-87.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2021125      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2022/V34/I2/80
Fig.1  研究区地理位置
序号 波段 波长范围/μm
B1 蓝光 0.45~0.52
B2 绿光 0.52~0.59
B3 红光 0.63~0.69
B4 近红外 0.77~0.89
B5 红边1 0.69~0.73
B6 红边2 0.73~0.77
B7 紫边 0.40~0.45
B8 黄边 0.59~0.63
Tab.1  高分六号卫星影像波段情况
Fig.2  典型地物反射率曲线
Fig.3  RSWI提取水体流程
Fig.4  不同水体模型提取水体图像
Fig.5  4种方法灰度直方图
Fig.6  不同水体模型提取结果
方法 总体精度/% Kappa系数
RSWI 93.78 0.87
NDWI 92.41 0.85
MSWI 81.34 0.64
单波段阈值法 90.55 0.81
Tab.2  基于不同水体模型提取结果精度评价
湖泊名称 GF-6WFV影像 RSWI NDWI MSWI 单波段阈值法
太阳湖
可可西里湖
库赛湖
加德仁错
多格错仁错
西金乌兰湖
Tab.3  不同水体模型提取水体结果对比
湖泊 湖泊性质 方法 总体精度/% Kappa系数



太阳湖



淡水湖
RSWI 93.64 0.86
NDWI 92.37 0.83
MSWI 90.25 0.79
单波段阈值法 91.10 0.80



可可西里湖



微咸水湖
RSWI 93.79 0.86
NDWI 88.86 0.78
MSWI 84.89 0.70
单波段阈值法 92.45 0.85



库赛湖



微咸水湖
RSWI 97.06 0.93
NDWI 95.82 0.90
MSWI 92.86 0.84
单波段阈值法 95.79 0.91



加德仁错



咸水湖
RSWI 96.18 0.92
NDWI 90.66 0.81
MSWI 88.11 0.76
单波段阈值法 89.81 0.79



多格错仁错



咸水湖
RSWI 97.01 0.94
NDWI 93.69 0.87
MSWI 84.85 0.70
单波段阈值法 95.91 0.92



西金乌兰湖



盐湖
RSWI 95.81 0.91
NDWI 94.38 0.88
MSWI 89.42 0.78
单波段阈值法 92.66 0.84
Tab.4  不同类型湖泊水体提取结果精度评价
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