论文总字数：16976字

目 录

摘要 1

Abstract 2

1 引言 3

2 资料与方法 5

2.1 研究区域概况 5

2.2 数据介绍和来源 5

2.3 研究方法 7

2.3.1 归一化差值植被指数（NDVI）法 7

2.3.2 归一化差异水体指数（NDWI）法 8

2.3.3 数据预处理 9

2.3.4 坐标投影转换 10

2.3.5 典型地物波谱分析 10

3 结果与分析 11

3.1 以青海青海湖地区为例的NDVI法与NDWI法的比较分析 12

3.2 以渤海地区为例的单波段信息和NDVI、NDWI法水体识别的比较分析 13

3.3 以鄱阳湖地区为例的降水前后水体变化情况分析 14

4 结论与讨论 16

参考文献 17

致 谢 19

基于新一代静止气象卫星的下垫面水体识别研究

宋美琪

, China

Abstract: This paper uses Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Normalized Difference Water Index (NDWI) to recognize water-body, based on the spectral characteristics information of different geographical features in different bands, using the satellite remote sensing data of the Next-generation Geostationary Meteorological Satellites (Himawari-8, Japan). The results show that: (1) Using NDWI and NDVI can accurately distinguish different kinds of water-bodies, such as reservoirs, lakes, rivers, with a better visual interpretation effect. (2) The two methods can also effectively identify the distribution of surface water-bodies before and after the precipitation in an area, so as to real-time monitoring of the surface with the stationary satellite can be realized. It is expected to be applied to early warning and post disaster reconstruction of floods and other disasters.

Key Words：Himawari-8; Water Extraction; NDVI; NDWI

引言

水体是水汇集的场所，是江、河、湖、海、地下水、冰川等的总称，是被水覆盖地段的自然综合体。水体又称为水域，它是地球表面水圈的重要组成部分，是以相对稳定的陆地为边界的天然水域^[1]。自然水体是人类可以利用的重要自然资源，是一切生物赖以生存的基本条件，更是人类生产与活动不可或缺的自然资源之一。水资源不仅保证了生态环境的健康发展，还支撑和保障着社会经济的可持续发展，同时承载着为人类社会的生产、生活等活动提供资源保障的重要使命。

一方面，水资源与人类的生存紧密相关，并且随着全球人口和经济的增长与发展，社会对水资源的需求量也越来越大，而我国水资源量存在着总量大、人均少、时空分布极为不均等特点，进一步激化了水资源的供需矛盾。因此，如何对水资源进行合理配置、高效调度和科学管理就显得格外有意义，这便对水资源的监测尤其是水源地的监测提出了严格的要求^[2]。

另一方面，洪涝灾害又是全球发生频繁、突发性强、危害严重的气象灾害之一，根据已有资料统计，目前全球各类自然灾害所造成的损失中，洪灾居首。绝大多数的洪涝灾害是由于暴雨、强降水天气造成的，也因为洪涝灾害的突发性、不确定性、区域性等特征，洪涝灾害给国民经济带来的损失不可估量，已严重威胁到人们的生命财产安全，引起了国内外专家、学者和政府的高度重视。这也对陆地表面水体监测特别是研究洪涝发生前后地表水体监测提出了更高的要求。

从20世纪60、70年代起，随着计算机技术的进步与发展，遥感技术逐渐发展并日趋成熟。遥感（RS）主要是结合传感器技术与电磁波理论，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波的特性记录下来，通过波谱分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。遥感器可以从多高度、大范围、多谱段等方面对目标进行探测，实现快速的获取大量数字信息，并以图像的形式存储，为后续的处理、分析提供数据资源^[3]。遥感数据采集模式分为被动式和主动式，被动式传感器记录来自地面反射或者发射的电磁波辐射，例如光学成像；而主动式则要向地面发射电磁波，然后记录回到传感器的后向散射辐射通量，例如微波成像。遥感图像主要分可见光、多光谱、高光谱、红外、合成孔径雷达图像五类，从可见光、多光谱到高光谱成像，由于对同一地物利用几个到几百或以上波段数，可以得到具有比单波段遥感图像具有更加丰富物体信息的遥感图像，逐步提高了地物目标检测与识别能力，但数据冗余严重，也会受到天气、云层、时间等外界环境因素的影响问题。而合成孔径雷达主要利用物体对发射信号的回波信号强弱进行成像，具有全天时、全天候等工作优点，但无法区分光谱特性不同、回波信号相同的两个物体，这一点光学遥感可以做到，并且图像存在相干斑噪声、阴影以及迎坡缩短等固有缺陷，会降低对地物信息提取的准确性。

上世纪80年代起，由于遥感技术在获得信息及时、时间空间分辨率显著提升等特点，已在大面积监测洪涝灾害方面具有与常规手段不可替代的优势，逐渐成为监测洪涝灾害的重要措施。与此同时地理信息系统技术因其强大的空间数据管理和分析功能，在洪涝灾害评估中起着重要作用。因此利用遥感技术在提取陆地表面水体方面有着自身独特的优势，研究如何实现遥感技术在洪涝灾害监测、水资源和水环境调查、旱情监测、水土流失调查、湖泊、河道、河口和水库泥沙淤积调查及大型工程选址和环境效益评估等地表水源地监测中的应用就显得格外有意义。

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