基于改進(jìn)TSUWI算法在山西礦山復(fù)雜水體提取中的應(yīng)用研究

尹德威，閆新珠

(山西省地質(zhì)測(cè)繪院，山西 運(yùn)城044000)

礦山排污作為礦產(chǎn)資源開發(fā)過程的必要環(huán)節(jié)，會(huì)造成礦山生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重污染。開展對(duì)礦山水體的提取工作，對(duì)礦山水環(huán)境保護(hù)和預(yù)防尾礦庫事故具有重要的意義[1]。

水體提取的方法包括人工提取和遙感方法提取，人工提取方法效率低下，而遙感手段，由于具有周期短、大范圍、波譜豐富等特點(diǎn)，成為了提取水體的主流方法[2]。目前，遙感水體提取的主要方法有：?jiǎn)尾ǘ伍撝捣ā⑺w指數(shù)法、面向?qū)ο蠓ǖ萚2]。單波段閾值法通過單一波段的光譜差異來區(qū)分水體與其他地物，對(duì)于光譜復(fù)雜的水體提取精度不高；一些研究人員使用基于對(duì)象的方法來檢測(cè)水體，并借助紋理等附加特征，但非常耗時(shí)，且改進(jìn)效果有限；而水體指數(shù)法是通過特征波段間的比值運(yùn)算，以區(qū)分水體與其他地物。

水體指數(shù)法由于提取水體的高效性，是工業(yè)生產(chǎn)中的主流方法。典型的有McFEETERS[3]提出的歸一化差分水體指數(shù)法(NDWI)，但NDWI不能很好地抑制建筑物的影響。因此，徐涵秋[4]提出了改進(jìn)的歸一化差分水體指數(shù)法(MNDWI)，提高了對(duì)建筑的區(qū)分能力，但是由于陰影的影響，提取結(jié)果的精度受到限制。考慮到兩者的不足，Wu等人[5]提出將城市水體指數(shù)(UWI)與城市陰影指數(shù)(USI)結(jié)合，利用兩步水體指數(shù)法(TSUWI)來提取水體，取得了較好的效果。然而，TSUWI的閾值采用的是經(jīng)驗(yàn)閾值，難以適用于不同的影像數(shù)據(jù)。因此，有人提出了自適應(yīng)閾值的方法，其中以大津閾值(OTSU)方法[6]最為常見，但是OTSU閾值法只考慮到水體與地物之間光譜差異性，對(duì)于光譜變異的水體不能起到很好的區(qū)分效果。……