基于遥感的内蒙古二连盆地古河道信息提取技术研究

刘泽东

摘  要  本文选取二连盆地9月份植被较发育的ETM+遥感影像为数据源，经过ETM+741RGB假彩色合成后，利用监督分类提取出水体信息，通过归一化植被指数阈值分割提取出植被信息，通过归一化盐分指数阈值分割提取出土壤盐渍化信息;然后将水体、植被、土壤盐渍化分别赋予蓝、绿、红合成假彩色影像;最后根据古河道在影像上与正常区域在色调和形状上的差异，在ETM+741假彩色合成影像上进行目视解译，结合水体、植被、土壤盐渍化RGB合成影像，通过目视解译提取出研究区古河道信息。

关键词  古河道; 信息提取; ETM+; 二连盆地; 遥感

中图分类号：P627          文献标识码：A

Abstract： This paper selects the ETM + remote sensing image of the relatively developed vegetation in the Erlian Basin in September as the data source. After ETM + 741RGB pseudo-color synthesis， the water body information is extracted using supervised classification， and the vegetation information is extracted through the normalized vegetation index threshold segmentation. Yihua salinity index threshold segmentation extracts soil salinity information; then water， vegetation， and soil salinity are respectively given to blue， green， and red to create false color images; finally， according to ancient river channels， the image is in tone and shape with normal areas. The differences are visually interpreted on the ETM + 741 false-color composite image， combined with water， vegetation， and soil salinity RGB composite images， and the ancient river information in the study area is extracted through visual interpretation.

Keywords： Aucien river course; information extraction; ETM +; Erlian Basin; remote sensing

1  古河道遙感解译标志

古河道独有的属性特征使其在遥感影像上的色调、色彩、结构、纹理、影纹图案等与周围其他地物截然不同。如在色调上，由于古河道从结构上分为地上部分和地下埋藏两类，而大部分古河道属于地下埋藏。因此在遥感图像上，地上部分遗存的主要是水体，地下部分我们只能通过覆盖在古河道上的一些地物光谱特征来提取古河道信息。古河道的间接标志包括土壤标志和植被标志，由其土壤和植被的波谱特征与周围地物的显著差异显现出来。根据水体、植物、土壤的波谱特征，我们分析可知本区古河道的判译标志在图像的色调上与正常地区相比，影像色调呈暗灰色，粗带状、条带状分布。在形状上，古河道在遥感影像上总体呈线性条带状、蛇曲线状展布，而且受人类活动的影响，部分古河道有村庄、农田等沿河道定向排列的分布特征。

本文中的古河道解译，通过对ETM+741RGB假彩色合成影像的目视解译，结合研究区土壤、水体、植被的波谱特征，再结合研究区历史地理资料，确定了本区域古河道的解译标志。

2  古河道专题信息提取

本文研究的对象古河道，结合研究区的地理特征，根据解译标志，以目视解译为主，植被和水体的特征为辅，提取古河道专题信息，由于二连盆地植被和水体都不发育，而植被和水体又是提取古河道的重要依据，因此选取9月份植被较发育ETM+图像为数据源。

2.1 水体信息提取

本文将研究区的Landsat-7ETM+数据预处理后运用ENVI软件采用监督分类法提取二连盆地的水体信息。在分类处理中，将水体类型选择62个样本来确定分类特征。针对研究区假彩色合成图像，依据颜色、阴影、形状、纹理、大小、位置、图型、相关布局等各种特征进行目视解译。

从分类处理的结果来看，效果良好，总体精度达78.97%，Kappa系数达77.94%。这说明本次数据处理所提取的水体信息比较准确，这也进一步提高了提取古河道信息的准确度。

2.2 植被信息提取

本文采用NDVI植被指数进行植被信息提取。该指数利用红光波段（0.63-0.69μm） 和红外波段（0.76-0.90μm） 的不同组合进行植被研究，涵盖了大部分的植被信息，并且能消除各种外在干扰因素的影响[1，4]。因此，NDVI植被指数能够很好地反映绿色植物的生长状况、发育程度、植被覆盖密度、空间分布情况等特征。

本次对二连盆地提取NDVI植被指数信息，确定其阈值为0.003，即NDVI≧0.003的像元为植被，NDVI﹤0.003的像元为非植被。植被信息提取处理结果见图2，图中绿色区域为植被区。

2.3 土壤盐渍化信息提取

二连盆地土壤盐渍化比较严重。本次土壤盐碱化信息提取结合地物的波谱特征进行处理。在假彩色合成影像上，重度盐渍化呈蓝白色，轻度盐渍化呈暗红色或灰黑色，与周围其他地物在色调、色彩上呈现明显差异。本次研究运用归一化盐分指数（NDSI）阈值分割提取土壤盐渍化信息。本次处理确定阈值为1，即NDSI≧1的像元为盐渍化土壤， NDSI﹤1的像元为非盐渍化土壤。土壤盐渍化信息提取处理结果见图3，图中红色区域为土壤盐渍化区域。

2.4 植被水体土壤盐渍化信息RGB合成

将上述分别提取的二连盆地水体信息、植被信息、盐渍化信息分别赋予蓝色、绿色、红色进行RGB影像合成。合成后结果如图4所示：

2.5 目视解译提取古河道信息

目视解译是解译技术人员根据专业知识和影像特征，通过大脑分析、推理、判断，直接在影像中获取目标地物信息的过程[2，3]。在水体、植被、盐渍化提取后，结合判译标志，通过目视解译提取古河道信息。通过与正常区域的色调进行对比，古河道区域的影像色调呈暗灰色，且呈粗带状分布。在其形状和纹理特征上看，古河道区域的影像特征大體呈蛇曲形线状展布。古河道信息提取如图5所示（图中蓝色区域为古河道）：

3  结论

本文以内蒙古二连盆地为研究区，分别对研究区的ETM影像进行监督分类处理、归一化植被指数阈值分割、归一化盐分指数阈值分割，分别提取研究区的水体信息、植被信息、盐渍化信息。然后对上述处理的植被、水体和土壤盐渍化信息进行RGB假彩色合成，最后根据古河道在影像上与正常区域在色调和形状上的差异，在ETM+741假彩色合成影像上进行目视解译，提取出二连盆地的古河道信息。

参考文献/References

[1] 袁金国.遥感图像数字处理[M].北京：中国环境科学出版社，2006.

[2]梅安新，彭望琭，秦其明等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001：122-123.

[3]  陈述彭，遥感信息机理研究[M]. 科学出版社，1998.

[4] 田庆久，闵祥军.植被指数研究进展.地球科学进展，1998，13（4）：327-333.

[5]  朱庭芸.灌区土壤盐渍化防治[M].北京：农业出版社， 1992. 32-38.