联合VDSR和SBGFRLS的海岛水边线快速分割方法研究

针对现有方法在海岛水边线分割时存在的效率低和精度差等问题,联合图像超分辨率重建(VDSR)模型和二值化高斯滤波水平集(SBGFRLS)模型,提出了一种海岛水边线的快速分割方法,该方法包括:①利用NDWI指数扩充及训练VDSR模型,构建用于海岛水边线分割的超分辨率遥感图像;②利用全局灰度密度分布函数优化符号压力函数,改进...     

基于对象及隶属规则的海岸水边线提取方法

以在分辨率、光谱成像能力等方面具有优势的Sentinel 2A为数据源,突破传统以像元为研究单元提取海岸水边线的思路,构建以像元聚类形成的语义单元为对象,获取决策分类规则后,基于隶属度及模糊函数获取海岸水边线位置的方法。结果表明,本文方法解决了传统分类方法在下垫面地物类型复杂条件下不易于采用传统分类方法提取海岸水边线的限制条件。基于面积法的距离准则线段匹配法和断面线距离分析方法应用于海岸水边线精度评价的结果显示,本文方法提取的海岸水边线位置与传统目视解译方法得到的海岸水边线位置在约85%的区域具有一致性,误差的集中区域表现在近岸和近海地物波谱相似处,如受水质水深、悬浮泥沙等影响的淤泥质潮滩处以及受人工海岸开发影响的近岸地区等,建议在这些地区结合目视解译的方法进行海岸水边线的位置修正,进而快速、准确地获取海岸线的真实位置信息,为海岸带生态环境保护、海岸带开发的合理规划和建设,以及经济与环境的科学协同发展提供技术支持。     

多源多算法遥感水边线提取适配模型研究

提出了基于潮汐变化、滩面复杂度以及不同影像数据源的多种算法的关联适配模型。针对两类水边线提取结果,提出适合于不同类型的水边线精度评价模型。以渤海湾某海域的潮滩影像为研究对象,对方法的有效性进行了验证。结论表明:提出的适配模型有助于提高运算效率,降低运算复杂度,对各种潮情和滩面的水边线提取结果准确,且精度评价的可信度高,可为大范围潮滩数字高程模型的构建提供数据支持。     

江苏辐射沙洲水边线自动提取方法研究

针对不同遥感数据源(TM多光谱、SPOT多光谱及全色波段),对江苏辐射沙洲水边线的自动提取方法进行了研究,形成基于密度分割(TC2分量密度分割、饱和度分量图像密度分割)及基于边缘检测(Canny边缘检测)等2类3种沙洲水边线提取方法。实验表明：(1)上述3种沙洲水边线提取方法在实践中是可行的;(2)通过上述沙洲水边线提取方法,沙洲水边线提取时间大大缩短;(3)由于不受研究者主观影响,水边线提取结果更为准确、客观。     

基于蚁群优化的近岸影像水边线变化分析方法

由于近岸视频监测技术具有构建成本低、时空分辨率高的特点,近年来已成为海岸动态监测的互补手段。在近岸视频监测中,水边线可作为岸滩边缘位置变化的替代指标,受复杂海滩地形及不规则的波浪及潮汐变化影响,如何从视频图像中准确检测水边线是近岸视频监测所面临的挑战问题之一。本文针对传统图像处理方法在水边线提取中存在的效率不高和抗噪声能力差等问题,将CIELab颜色模型和蚁群优化算法相结合,对台风风暴潮期间石老人海滩的水边线进行提取和定量分析,并与传统算法进行对比。对青岛石老人海滩2011年台风期间的实时影像资料分析结果表明,与传统的提取算法相比,本文提出的方法在数字视频影像的水边线监测应用中可靠性高,并具有良好的细节呈现能力和抗边缘噪声能力,适用于弱边缘水边线的提取。分析结果验证了本方法在极端天气条件下对视频影像中水边线动态变化的自动提取可行性,对构建长时序海滩岸线动态变化影像自动分析系统具有较好的应用价值。     

顾及轮廓信息和DRLSE模型的遥感影像瞬时水边线快速提取

针对利用传统瞬时水边线提取方法处理高分辨率遥感影像存在提取结果不连续、效率不高和无法同时提取多片水域等问题, 提出了一种顾及轮廓信息和距离正则化水平集演化(distance regularized level set evolution, DRLSE)模型的遥感影像瞬时水边线快速提取方法, 并将其应用于福建泉州附近海域瞬时水边线提取。首先,使用DRLSE模型提取地物轮廓信息, 以解决经典阈值方法水边线提取结果不连续问题; 其次, 利用DRLSE模型的初始矩形轮廓中心位置和周长信息, 对噪声点等轮廓进行自动剔除, 并提取多片水域, 以提高瞬时水边线提取后处理效率。研究结果表明:相较于泛洪算法、Canny算子和CV(Chan-Vese)模型, 应用本方法进行大陆海岸线瞬时水边线提取更高效, 且提取结果连续、精度更高。     

基于BJ-1影像和高分辨率潮汐网格的潮滩DEM构建

平缓潮滩的测绘受到潮汐和淤泥的双重影响,难以进行大区域的人工作业。探讨利用序列遥感影像构建潮滩DEM的技术方法。基于多时相BJ-1小卫星自动提取水边线,利用中国近海高分辨率潮位网格,与卫星过境时刻的水边线进行空间关联与内插,生成带有高程值的系列水边点,并以此来构建潮滩地形三角网,最后生成格网潮滩DEM。与现场RTK验证的三个剖面的高程相比,其高程绝对误差均值小于0.2m。结果表明,应用中分辨率遥感影像进行淤泥质潮滩地形反演可以达到一定比例尺的制图精度。     

基于水边线的遥感影像防波堤提取方法

通过对遥感影像上防波堤的空间关系特征和其他特征的分析,设计了一种基于水边线的遥感影像防波堤提取方法。该方法首先对海岸带影像进行水边线提取;然后,将提取的水边线作为海陆分界线,进行海陆分割,得到海陆二值图;最后根据遥感影像上防波堤的空间关系特征和其他特征将防波堤从水边线中分割出来,并剔除伪防波堤的干扰。实验结果表明,该方法能够实现防波堤的自动准确提取,并且提取速度快、稳定性好。     

滩涂水边线Landsat-5影像提取方法

快速获取遥感影像水边线时空变化信息具有重要意义,滩涂水边线提取一直是遥感技术应用的难点问题。水边线在遥感影像上具有独特的空间关系与光谱特征。本文综合使用颜色模型变换法、信息熵计算法、最大类间方差法及边缘检测方法。以长江口崇明东滩为研究区,研究了Landsat-5卫星影像海陆对比度增强及不同尺度下的边缘提取,重点给出了基于热红外波段的水边线空间特征与光谱特征的计算方法,在面向对象技术框架下提出了一种顾及空间关系和光谱特征的遥感影像水边线快速提取方法。实验结果表明:(1)基于最大类间方差法的局部阈值分割法能够自动提取band 6的水边线,水边线连续、完整,空间信息丰富;(2)综合使用最佳指数法、离散度方法及颜色模型变换方法,能够有效增强海陆对比度,基于最大类间方差法的局部自适应Canny算子能够自动检测出增强后遥感影像高精度边缘;(3)利用水边线的空间关系和光谱特征,能够由计算机自动实现水边线的识别与连接工作;(4)本文提出的水边线提取方法速度快、自动化程度高,分别继承了阈值分割法的连续性强的优点和Canny算子定位精度高、细节呈现能力强的优势。研究结果对于海岸带动态变化、陆海相互作用机制、海岸带资源保护与开发及近海工程管理等研究具有重要的参考价值。     

水陆边界模糊条件下的水边线精确提取方法研究

为达到在水陆边界模糊条件下自动提取淤泥质海岸水边线的目的,试验了一种基于样条二进小波àtrous小波变换和自动阈值获取相结合的方法,基于高分影像自动提取水边线。同时将Sobel算子,Log算子,Canny算子提取的水边线结果和本方法提取的水边线结果进行定性和定量比较,结果表明,本方法可以有效去除水陆边界模糊条件下高分影像中的噪声,快速自动地提取水边线。从方法学上解决水陆边界模糊条件下的水边线自动提取困难的难题,为进一步确定海岸线奠定坚实基础,大量节省人力、物力和财力。     

淤泥质潮滩高程及冲淤变化遥感定量反演方法研究——以长江口崇明东滩为例

潮滩是淤泥质海岸最主要的地貌类型之一,淤泥质潮滩特征在很大程度上代表了所在海岸带的性质,查清其性质和分布对于合理开发潮滩资源和研究现代海岸带动态变化具有重要意义.本文以星载多源遥感技术为主要研究手段,结合常规调查资料和野外调查工作,以长江口崇明东滩为研究区,利用淤泥质潮滩水边线提取技术和潮位站实测水位高程进行潮滩地形反演,确定潮滩坡度及其淤积或侵蚀速度,为长江口潮滩资源合理开发利用和环境保护的长远规划提供重要的参考依据.     

基于小波变换和数学形态学的潮沟提取方法研究

潮沟是潮滩的主要地貌类型之一,潮沟信息的检测对湿地生态环境的监测和保护有着重要意义。本文以长江口九段沙下沙北部发育比较复杂的潮沟为研究对象,使用2016年1月26日Landsat8全色波段数据,采用了一种融合小波变换、最大类间方差法和数学形态学的方法对潮沟边缘信息进行了检测。小波变换中通过减小高层小波系数,达到弱化潮滩灰度变化的目的;通过增大低层小波系数,达到增强潮沟信息的目的;利用数学形态学和图像之间的几何(加减乘)运算,完成潮沟的提取;最后,分别在原始数据和检测结果相应的位置取样进行精度验证,样方潮沟面积一致性精度平均为92.1%。     

基于遥感水边线的潮滩面积提取方法研究

潮滩作为动态变化的后备土地资源,对其研究具有重要意义。文章以江苏省如东县为研究区,使用环境资源卫星(HJ1A/1B)影像为数据源,应用面向对象技术创建分类规则,实现批量半自动提取水边线,随后利用DSAS软件处理水边线集获得潮位点集,基于最外边界法实现高(低)潮位点的提取,进而获得潮滩范围,估算的如东县潮滩面积为55 182hm~2。最后利用误差矩阵进行精度验证(Kappa系数为0.945)。结果表明:该方法对于潮滩面积提取具有适用性,无论在空间域还是时间域都具有一定的推广性。     

Wavelet and artificial neural network analyses of tide forecasting and supplement of tides around Taiwan and South China Sea

In multi-resolution analysis (MRA) by wavelet function Daubechies (db), we decompose the signal in two parts, the low and high-frequency contents. We remove the high-frequency content and reconstruct a new “de-noise” signal by using inverse wavelet transform. The calculation of tidal constituent phase-lags was made to determine the input and output data patterns used in building network structure of Artificial Neuron-Network (ANN) model. The “de-noise” signal was, then, used as the input data to improve the forecasting accuracy of the ANN model. The wavelet spectrum, conventional energy spectrum (fast Fourier transform, FFT), and harmonic analysis were used to analyze the characteristics of tidal data.Using only a very short-period data as a training data set in Artificial Neuron-Network Back-Propagate (ANN-BP) model, the developed ANN+Wavelet model can accurately predict or supply the missing tide data for a long period (1–5 years). The results also show that the concept of tidal constituent phase-lags can improve ANN model of tidal forecasting and data supplement. The addition of the wavelet analysis to ANN method can prominently improve the prediction quality.     

黄河三角洲潮滩剖面特征

利用验潮、潮滩水准测量、沉积物分析和遥感资料,分析了黄河三角洲不同岸段潮滩的特征。水准测量表明,侵蚀潮滩剖面形态为下凹,而淤积潮滩则上凸,由高潮线至低潮线,潮滩沉积物均变粗,这种变粗趋势在北部侵蚀岸段和河口侧缘明显,在河口南侧稳定海岸则不明显。潮滩沉积物含水量为12.2%~32.2%,平均为21%,海滩表层沉积物不排水剪切强度在0.1~0.35 kg/cm2之间。受局限岸滩的平面形态和剖面形态受到周围大坝地形影响,具有和砂质海滩类似的形态,显示波浪对该潮滩的作用强烈,根据剖面测量结果与遥感图像,发现河口北侧有一个小的冲积扇。     

崇明东滩沉积环境探讨

为探讨崇明东滩的沉积环境，了解崇明东滩的植被、水动力等对沉积的影响，对崇明进行了为期一年的实地观测和采样实验分析研究，研究结果表明：①沉积物中含有细砂、粉砂、黏土，其中粉砂是主要组分。塑造滩地的动力以潮汐作用为主，波浪作用居于次要地位；②沉积物的平均粒径自北线断面向南线断面、自高潮向低潮滩有逐渐变粗、分选变差的趋势，且平均粒径具有明显的季节变化；③潮滩季节性冲淤变化主要是与不同季节水文条件的差异性、潮滩植被季节变化及风暴天气等有关。     

数字滤波技术在潮汐观测中的应用研究

潮汐是重要的海洋物理要素。瞬时变化的海面高度信息除了包含潮汐信息外,还包括波浪等高频干扰信息,因此需要对干扰信息进行滤除。如何从获取到的海面瞬时高度变化中提取出潮汐信息就成为一个关键问题。海洋学中通常是通过低通滤波来获取低频的潮汐信息。通过分析常用的3种低通数字滤波的方法,即滑动平均法、快速傅里叶变换法和小波变换法,对3种低通滤波方法应用于潮汐数据处理的效果进行了比较分析,得出滑动平均法在潮汐信息提取中具有较高应用价值的结论。     

Research on extracting method of micro-scale remote sensing information combination and application in coastal zone

Due to the need of rapid and sustainable development in China’s coastal zones, the high-resolution information theory using data mining technology becomes an urgent research focus. However, the traditional pixel-based image analysis methods cannot meet the needs of this development trend. The paper attempts to present an information extraction approach in terms of image segmentation based on an object-oriented algorithm for high-resolution remote sensing images. An aim of the author’ research is to establis...     

潮滩演变规律在围堤选线中的应用——以江苏辐射沙洲内缘区为例

滩涂围垦是沿海地区耕地占补平衡的重要手段。如何进行合理的围堤选线,尽可能减小围堤对潮滩水沙环境的影响,使匡围后的潮滩演变不影响海堤安全,是围海工程设计时必须考虑的问题。以江苏辐射沙洲内缘区仓东垦区匡围工程为例,运用潮滩均衡态概念框架,对条子泥西侧岸滩平均高潮位点变化、师地岛形成及潮沟活动性等潮滩演变特征及趋势进行了分析,并重点探讨了其在围堤选线中的应用。     

一种联合光谱和纹理特征的滩涂提取技术

提出一种联合光谱和纹理特征的支持向量机分类算法,先通过计算灰度共生矩阵得到纹理影像,然后将纹理波段与光谱波段进行叠加形成一幅多波段影像,再使用支持向量机分类算法对该影像进行分类,从而得到最终的滩涂提取结果。实验结果表明,该方法对于滩涂及周边地物具有较好的分类效果。