刘俊国教授团队博士生王子丰同学近日研发了一种遥感水体探测的新方法——多光谱水体指数Multispectral Water Index（简称MuWI），可有效提升遥感水体探测的分辨率，并降低了低反照率像元和太阳反辉现象带来的误差。相关论文已发表于新一期的Remote Sensing期刊。

地表水体的位置和分布是水文水资源、土地利用变化、气候变化影响以及海岸带管理、传染病防治（如疟疾）等众多领域关注的关键基础性信息。遥感手段可有效提供地表水体的空间分布，是当前水体制图的主要途径。

一张国际空间站拍摄的照片显示“波光粼粼”的陆地水体（太阳反辉现象），来源：https://www.nasa.gov/content/sun-glint-in-angola

遥感水体探测通过捕捉水体在不同光谱波段的反射特征，从而识别出地表水体。基于该假设，数十年来已经发展出归一化水体指数（NDWI）、改进的归一化水体指数（MNDWI）、穗顶湿度（TCW）、自动化水体提取指数（AWEI）等主流遥感水体探测方法。这些方法都开发自Landsat系列卫星，在上述领域得到了广泛的应用。然而，以上方法在空间分辨率、水体识别精度、可迁移适用性等方面仍存在不足，这大大限制了卫星遥感手段在城市水体探测、径流源区河网提取等高分辨率、高精度要求场景下的应用。

针对上述遥感水体探测方法中存在的问题，刘俊国教授研究团队结合欧洲航天局“哨兵2号”卫星影像资料，创新性地将机器学习方法SVM中的最优分类超平面结构与遥感地物二值分类问题联系起来，研发了一种新型多光谱遥感水体探测方法——MuWI。该方法可将水体探测分辨率由传统的30m或20m提升至10m，并显著改善了传统方法在低反照率像元上的错分误差（典型的如建筑物阴影、坡面阴影、柏油路面）。

新型多光谱遥感水体探测方法MuWI精度对比及应用示例

新方法MuWI还首次在遥感水体探测过程中注意到了陆地水体的太阳反辉现象（俗称“波光粼粼”现象）。关于该现象的研究此前通常集中于海洋遥感、辐射大气校正和计算机视觉领域。受限于空间分辨率，此前的遥感水体探测方法尚未涉及太阳反辉现象，因而存在一定的水体探测遗漏。新研发的MuWI方法针对太阳反辉现象进行了优化，相较于传统方法，可有效抑制太阳反辉带来的漏分误差。

该方法有望为高精度水体遥感制图、土地利用制图及相关应用提供新途径。以上研究获得了中科院战略先导专项的支持。

论文链接：https://www.mdpi.com/2072-4292/10/10/1643